‍【校友之光】陈学东:机械动力学领域的创新先锋

发布:2024-12-19 14:45 来源:社会合作处、机电学院

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【编者按】校友是学校最深情的牵挂、最宝贵的资源、最靓丽的名片。岁月悠悠,一代代武汉理工人各奔前程,但他们心中那份对母校的深情与怀念,如同璀璨星辰,指引其前行的方向。学校坚持以“全周期、全范围、全方位”理念开展校友工作,厚植校友根情文化,着力打造校友与母校的情感共同体、发展共同体、事业共同体、荣誉共同体。为激励广大师生向优秀校友学习,本网特此推出“校友之光”专栏,通过分享校友故事,传播并弘扬武汉理工精神。敬请关注。

陈学东,男,江苏泰州人,19634月出生,中共党员,武汉理工大学80级校友,入选国家级人才荣誉称号,现为中国工程院院士、华中科技大学机械科学与工程学院教授、数字制造技术与装备国家重点实验室常务副主任。

他以卓越的科研成就、深厚的学术造诣和对国家重大需求的深刻洞察,成为机械系统动力学设计与控制研究领域的领军人物,为我国高端装备制造产业发展作出了重要贡献。

攻克技术瓶颈难题 实现光刻机减振器技术突破

光刻机被为芯片制造的“心脏”,不仅是衡量一个国家半导体技术水平高低的关键指标,更是决定国家在全球信息技术领域地位的战略性资产。减振器被称为光刻机的“基石”,是一台光刻机稳定性和成品率的重要保障。越高性能的减振器,越能更好地减少外部振动和冲击,从而提高光刻机超高精度加工能力。

减振器有大大小小的零件上百种,每一个零件都决定成败,每一个零件都需要自主研发,技术难度大,由于无法突破技术瓶颈,我国减振器长期依赖进口。陈学东带领团队经过二十多年的科技攻关,经过材料准备、组装、测试等环节反复实验,成功将地基传递至光刻机的振动降低2个量级以上,攻克国产光刻机减振器“卡脖子”难题。

纳米精度工作台是IC光刻机三大核心部件之一,制造难度极大,我国在该领域长期落后,面向国家战略需求,陈学东建立超精制造装备多场耦合动力学模型,提出减扰动结构动力学设计方法,发明纳米精度工作台设计与控制技术,研制出纳米精度多自由度工作台,应用于国产首台IC光刻机和国产首台封装光刻机,助力我国IC光刻机自主研发的重大突破。

陈学东表示:“与国际上能够做最高端产品的国家相比,我们的总体技术测量指标和他们是相当的,某些单元的技术指标还好于他们,能够满足目前国际上最先进的DUV光刻机性能要求。”

服务国家战略需求 实现重大装备制造自主可控

光刻机减振器的研发,并非陈学东多年科研探索的全部。多年来,陈学东始终面向世界科技前沿、面向经济主战场、面向国家重大需求、面向人民生命健康,专注于机械动力学与控制研究,为我国高性能减隔振装置的自主可控做出重要贡献。

复杂振动抑制技术是机载尖端光电系统服役性能的根本保证,针对传统减振技术难以满足尖端仪器装置对环境振动近零隔离的要求这一国际难题,陈学东提出准零刚度-变阻尼减振动力学设计与控制方法,通过创新性的结构设计和智能控制策略,实现极低频率下的高效减振效果的同时,保证系统的承载能力和动态响应性能。为了进一步提高减振系统的性能,陈学东发明了相斥磁性负刚度和无源频变阻尼技术:前者利用磁场作用产生负刚度效应来抵消外部扰动,后者则根据不同的工作条件自动调整阻尼特性,确保最佳减振效果。这两项技术创新共同构成了高性能减隔振装置的核心技术基础。

基于上述核心技术,陈学东带领团队研制了一系列高性能减隔振装置,并成功应用于陆地、海洋和空中平台的20余种光电系统/装置的减隔振任务中,包括但不限于卫星、舰艇、飞机等重要装备。这不仅解决了我国航空航天航海等领域长期存在的振动问题,也为先进国防装备系统的稳定性和精度提供了可靠保障。

油气钻机等大型重载装备是支撑国民经济支柱产业的核心,其服役环境极端严苛,载荷大、冲击强、结构易畸变失效。为了破解这一难题,陈学东提出重载装备结构耦合/接触动力学建模及计算优化方法,研发超深钻机等抗冲击动力学设计系统,发明大型臂架结构动态试验台,应用于世界首台七千米极地超深钻机等重大装备的研制,推动我国相关装备制造技术的快速发展。

紧跟产业应用需求 促进科技成果加速转化

2024710日,由武汉格蓝若智能技术股份有限公司出资8000万元,陈学东研发的超精密主动减振技术在光谷成功实现产业转化,国内首套超精密主动减振器在光谷面世。

超精密主动减振器是高端制造装备、精密仪器设备的核心功能部件,广泛应用于半导体制造、高端精密制造、精密仪器设备等领域,是保证这些装备高精度超稳定运行的关键。该产品不仅可以高效隔离外部振动,还通过实时采集振动信息,基于先进的控制策略生成多维振动控制信号,精准抑制各种内外部扰动导致的台体振动,实现被减振部件接近“绝对静止”的状态。与国外长期从事主动减振技术研发的企业相比,国内企业在该领域的技术积累较少,陈学东带领团队一举突破了超精密主动减振器关键技术壁垒,填补了国产高端主动减振器技术空白,产品核心技术指标不输国际顶尖企业,并逐步提升至世界领先水平,实现国产化替代和配套生产。

陈学东研发的超精密主动减振器的产业化应用,不仅推动技术成果加速转化为市场竞争力,也进一步促进高校科研力量与产业需求的深度融合,为科技成果的快速转化提供了示范。

引领学科创新发展 着力培养优秀人才队伍

陈学东不仅在科研领域成就卓越,在教书育人方面,他谦逊务实的态度和开放创新的学术精神,吸引凝聚了一批优秀的教师和学生。他组建了机械系统动力学设计与控制“双一流”建设研究团队,培养了逾百名博士后、博士及硕士研究生,打造出一支学风优良、团结协作的人才队伍。团队自组建以来,针对机械系统动力学设计与控制,承担国家自然科学基金、国家重点研发计划和国家科技重大专项等各类项目或课题近百项。相关成果支撑了国家重大装备研制和重大战略工程,满足了国家急需,分别于2012年获国家技术发明二等奖、2016年获国家科技进步二等奖、2019年获国家技术发明二等奖,并获省部级一等奖6项。围绕机械动力学设计和控制领域的一个个难题,他们还将继续攻关克难,把核心技术牢牢掌握在自己手中。

作为我校优秀校友,陈学东始终铭记母校的培育之恩,多次返校参加各类学术活动,关心关注母校青年师生的成长发展。2022年,参加我校机电工程学院首届博士生论坛时,陈学东寄语母校学子要胸怀理想、脚踏实地,为国家发展、民族振兴,特别是科技自立自强贡献力量。202312月,陈学东做客570期理工大讲堂,为师生们作题为《高端装备动力学设计与控制研究进展》学术报告,与师生们就“青年教师如何做好发展规划”等问题互动交流,详细解答师生科研工作中的具体疑问,鼓励师生们将学习科研与国家装备制造的难题相结合,服务国家战略需求。

陈学东的奋斗历程和卓越成就,不仅是学校的骄傲和宝贵财富,更是全体武汉理工学子学习的榜样。他用实际行动践行“厚德博学、追求卓越”的精神,期待他在未来能够带领团队取得更多辉煌成绩,继续为国家科技进步和社会发展作出更大贡献。

文/图:罗婧铭、黄浪、张德来; 编辑:谢小琴、曹明;审核:赵衍民、辜志强