——记山东大学机械工程学院副院长姚鹏

　谢更好

制造业是国民经济命脉所系，是立国之本、强国之基。随着科学技术的发展，特别是航空航天技术、海洋技术、先进制造技术、石油化工和医工交叉等领域的发展，对基础零部件及其制造工具提出了非常苛刻的要求。这些领域常需要使用诸如高强度、高硬度、高韧性、耐高温、抗辐射等金属和非金属难加工材料。然而这些材料在传统工艺和装备条件下，很难加工。因此，掌握难加工材料的加工性能、提出新的加工工艺和装备对于这些材料的推广和应用十分重要。针对这一行业难题，山东大学机械工程学院教授姚鹏多年来一直将难加工材料的多能场辅助高效精密加工理论和技术研究作为自己矢志探索的科研方向。

机械制造业融汇着精湛的工匠技术和精益求精的工匠精神，而这一精神也在时刻影响着姚鹏的科研之路。“科学技术工作者在解决精密、超精密加工领域的难题时，不仅仅是要提出和解决基础科学问题，同时也要在工程应用上进行深入推进。”他说。积年累月，他和研究团队本着吃苦耐劳、勇于攻坚的精神，在航空航天的惯性导航器件和大口径光学元件的精密加工技术上，攻克了一系列难题。对他而言，“工匠精神”不仅仅是口号，而是对职业实实在在的挚爱。肩负着为建设制造强国而贡献科研力量的使命，姚鹏的科研信念始终笃定。

追梦

——以兴趣为起点的科研路

“始于兴趣，久于热爱，贵于坚持”，这便是对姚鹏科研之路的最佳诠释。从小，在父亲的影响下，姚鹏就对机械领域展现出极大的好奇心，并锻炼了极强的动手能力。在兴趣的驱使下，高中毕业后的姚鹏顺利考入东北大学机械工程与自动化学院，而这里便成为他机械工程梦的起点。

辽宁蕴含着丰富的历史元素和强大的工业力量。作为土生土长的辽宁大连人，姚鹏深知机械技术的发展对东北乃至我国工业发展的重要意义。在东北大学求学期间，姚鹏在机械工程领域不断深耕，于2002年7月获得机械工程及自动化专业学士学位。在此之后，姚鹏选择扎根本校，师从蔡光起教授，继续攻读硕士。蔡光起教授是国务院学位委员会学科评议组成员、中国机械工程学会生产工程分会磨粒技术委员会主任，是我国机械制造领域知名的专家，不仅在学术上有着深厚的积淀，还有着丰富的企业经历。在他的引领下，姚鹏在硕博阶段接触到了精密机床（工业母机）设计及其动态特性研究及磨削加工技术研究。特别是在精密机床方面，蔡光起教授经常带领着他们深入企业开展机床产品的设计和优化。而这些研究经历，也为他产业化思想的树立奠定了坚实的基础。

为了接触到精密超精密磨削领域更加先进的技术，姚鹏又赴日本东北大学攻读博士学位，师从厨川常元教授。厨川常元教授是日本砥粒技术学会会长，一直从事超精密切削磨削技术研究，并与东芝、索尼、佳能等国际知名企业有着广泛且深入的合作。在他的指导下，姚鹏在博士期间与佳能公司共同开展了半导体光刻机的石英玻璃镜头的超精密磨削，不仅解决了企业的技术需求，还为引领企业未来技术的发展指明了方向。这些经历不仅是姚鹏科研之路的宝贵财富，更坚定了他将科学研究扎根在企业一线的决心。

深耕

——攻克光学超精密制造难题

将科研面向国家与社会所需，是姚鹏一直以来的科研信念。对于从事机械制造专业的人而言，对精益求精的痴迷和追求是“专业特性”，更先进的设备、更精巧的工艺就意味着进步和发展，是对过去的自我超越。而近年来姚鹏就将行业内长期未解的难题作为研究目标，不断深耕着。

姚鹏介绍说：“目前我们常用的难加工材料从机械加工的角度主要可以分为三大类，第一类是高强韧性难加工材料、第二类是高脆性（软和硬）难加工材料、第三类是兼具高强韧和高硬脆类的难加工材料。”而姚鹏团队目前主要是针对第二类高脆性难加工材料开展研究。

2012年来到山东大学之后，姚鹏又在精密超精密加工工艺的基础上，引入了磨料水射流和激光水射流复合加工这一新方向。在国家杰青、长江学者黄传真教授，国家海外高层次人才王军教授的引领下，立足于光学和航空航天领域的超精密加工技术需求，开展大量科研探索。特别是为了实现这些高脆性难加工材料的高效高精密加工，他提出了诸多创新手段。

在姚鹏看来，做科研一定要从问题的根源或者起点着手。针对光学玻璃这一典型的硬脆难加工材料，他们深入系统地研究了其常温和高温的力学响应机理，建立了磨削过程中单颗磨粒划擦的裂纹失稳扩展临界函数，研究了表面微裂纹损伤可控的热辅助磨削机理，基于一系列理论研究，团队提出了石英玻璃的高效低损伤全脆性域精密磨削工艺和高效塑性域干磨削工艺，解决了石英玻璃超精密加工过程中效率低、塑性域磨削难以实现的难题。这些研究成果为石英玻璃的精密超精密磨削加工提供了重要的理论基础和技术保障。

除此之外，针对用于光学玻璃模压的微结构阵列模具纳米级形状精度和埃米级表面粗糙度要求，姚鹏团队还将磨料水射流技术与超精密磨削技术相结合，运用水射流砂轮修整技术实现高精度微结构砂轮的制备，从而实现高精度微结构阵列的一次加工成型。加工效率较传统的单片砂轮轨迹磨削提高了5～10倍。“我们用磨料水射流可以让砂轮保持一个非常锋利的状态，能够实现高效且稳定的超精密加工。”姚鹏说。研究成果还应用于我国大口径太空望远镜碳化硅反射镜的高效精密磨削。

超薄闪烁晶体在高能粒子探测大科学装置和X射线计算机断层扫描成像系统中有大量重要应用。为了将研究更好地与国家的重大需求相结合，姚鹏于2021年成功申请了国家自然科学基金面上项目“基于微纳复合结构表面单晶金刚石刀具的超薄闪烁晶体超精密车削技术研究”，针对这一材料在超精密切削时表面/亚表面质量不稳定和成品率低的难题，他和团队通过研究揭示了软塑性材料的高应变率超精密加工机理，提出了一种单晶金刚石车刀的飞秒激光在位抛光与微纳织构加工技术，提高了金刚石刀具寿命和晶体表面质量。研究结果对推动超薄闪烁晶体材料的高效超精密加工技术的快速发展具有重要的理论意义和实际应用价值。

育人

——培养国家急需高层次人才

如果说成长的道路上总需要明灯，那对于姚鹏而言，这一盏盏灯就是他的恩师们。如今身为山东大学机械工程学院副院长，姚鹏也承担着学校的教育教学管理工作。他深知：研究生和博士时期是高层次人才培养的关键阶段。面向国家对于不同类型人才的需求，姚鹏在培养具有0到1创新能力学生的同时，也在专业学位人才培养中倾注了大量的心血。针对不同类型的人才培养目标，他们还设计了不同的课程体系。“在学术人才的培养上，我们专门对数学和力学课程模块进行了强化，从培养学生基础学科能力出发，提升其科学研究的能力；在专业学位人才培养上，我们又建设了多个研究生产教学融合培养基地，将行业专家引入培养全过程，真正面向行业企业需求培养国家急需人才。”姚鹏说。

师也者，教之以事而喻诸德也。在现如今教育系统逐步实施“五育”并举的背景下，姚鹏还十分注重对于学生的全方位培养。在他看来，在大学中，学生不仅仅要和老师共同攻克一些科学技术难题，更重要的是作为一个独立的个体，在学习中不断提升自己思想道德水平，以及在管理方面、心理建设方面的能力。这才是学生在学校应获得的完整教育。

不忘初心，方得始终。随着国家制造业的发展，近些年来我国对极端制造与高性能制造的需求快速增加，而姚鹏的主要研究也始终瞄准这个方向。基于社会的需求，今后他还将在极端的光学元件和精密机械的加工、检测与性能提升方面开展大量工作。“未来，面向国家的重大需求、面向经济主战场，我希望能够在航空航天光学器件（如X射线太空望远镜）的制造以及民用产品（如VR/AR光学系统）的研制中做出更多立地生根的工作。在中国制造2025的目标愿景下，真正成为一位顶天立地的科研人。”姚鹏坚定地说。

（责编：张闻）