宋思扬

纳米级精度

当站在距墙壁三五米左右的位置，想要手持激光笔瞄准落在墙上的一只小飞虫时，大家会发现，虽然距离并不远，但只凭借人手的控制，要让光点精准地落在小飞虫身上，是几乎不可能的。那如果再要求光点随着小飞虫的快速移动而移动呢？

读博期间，我和团队一起研发了一个水杯大小的器件——高性能压电驱动器。所谓驱动器就是一个能按要求驱动物体产生运动的器件，我们日常生活的方方面面都离不开驱动器，大到工业机器人，小到智能家居中自动升降的窗帘等。

我们研发的驱动器有点儿特殊。传统的驱动器大都是电磁驱动产品，精度最高可达到一根头发丝的百分之一。我们则采用压电材料研制驱动器，压电材料可以因机械变形产生电场，反之，也可以因电场作用产生机械变形，我们正是利用了逆压电效应，也就是“因电场作用产生机械变形”的过程，将电能转变为机械能或机械运动，从而控制物体实现精准而微小的位移。压电驱动器的精度直接跨进了几个纳米的量级，也就是一根头发丝直径的万分之一。压电驱动器不仅可以轻松地做到文章开头提到的小实验中的要求，而且它在两个固定点间来回精准跳跃的速度可以达到每秒钟上千次。实验演示中，人的肉眼看到的只是一条闪亮的光带，根本无法识别和捕捉到它跳跃的动作。

不仅如此，它还是名副其实的“小身材、大能量”。它只有一个水杯大小，一只手就可以完全握住，但它却能四两拨“千”斤，有着可以把一个成年人抬起来的驱动力。……