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哈工大超精密儀器技術創新團隊成功研制6種國家級計量標准裝置——

在微觀世界裡追求極致精准(弘揚科學家精神)

本報記者 郭曉龍
2026年08月21日06:10 | 來源:人民網-人民日報222
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  譚久彬(右)在指導學生做實驗。
  哈爾濱工業大學供圖

  人物小傳

  哈爾濱工業大學超精密儀器技術創新團隊三十余載矢志攻關,深耕超精密測量與儀器工程領域,成功研制6種國家級計量標准裝置、50余種上千台套大型超精密儀器與裝備,解決了30余個高端裝備研制生產中的超精密測量難題,形成中外發明專利600余項,牽頭制定國際標准、國家標准等40余項,實現我國產品幾何技術規范領域首次牽頭ISO(國際標准化組織)標准制定。團隊先后榮獲國家科技獎勵一等獎1項、二等獎4項,國家級教學成果獎一等獎1項,獲評2026年度中國青年五四獎章集體、全國高校黃大年式教師團隊、全國青年文明號等榮譽。

  

  在哈爾濱工業大學超精密儀器技術創新團隊實驗室內,一種近乎嚴苛的靜謐支撐著科研人員探索超精密測量的精度。實驗樓外,2米多深的隔震溝斬斷地面擾動﹔實驗台上,超低頻隔微振系統將平台穩穩托舉﹔室內恆溫恆濕精確到小數點后兩位,空氣潔淨度達到百級標准……

  在這裡,中國工程院院士、團隊帶頭人譚久彬帶領一支三代接力的百人創新團隊,在納米、皮米尺度上“毫厘必爭”,深耕儀器科學領域30多年,實現了從技術追趕到國際領跑。

  克服艱苦條件,組建起僅有三人的課題組

  譚久彬與超精密儀器的緣分,始於少年時代讀過的一本科幻小說——《海底兩萬裡》。書裡那個能夠探測未知、測量世界的儀器艙,在他心中埋下一顆科學的種子。小學時,他就在作文裡寫下了“長大要當科學家,制造精密儀器”的心願,老師的肯定讓夢想生了根。

  譚久彬考入哈爾濱工業大學后,選擇了精密儀器專業。彼時,我國超精密測量儀器幾乎全面依賴進口,影響國家重大裝備與高端制造發展。面對重重技術壁壘,譚久彬沒有退卻,立志研發中國人自己的超精密儀器。

  上世紀90年代初,一項國家急需的大型圓柱度儀研制任務擺到面前。這是保障國家重大高端裝備精度與性能的核心測量設備,國外專家直言“中國不具備研制能力”,國內多個團隊研判后紛紛卻步。

  “我們必須做成!”剛博士畢業的譚久彬挺身而出,組建起僅有三人的課題組。條件有多艱苦?譚久彬后來常常回憶起那段“借桌子”的日子:“沒有實驗室,甚至沒有專屬辦公桌。學生實驗課一結束,三人立刻搬開儀器,圍著課桌趕畫圖紙﹔上課鈴一響,便收拾東西轉戰走廊,找個角落繼續討論。”

  譚久彬和成員們吃住在實驗室,僅用一個多月就完成了全套圖紙設計,歷時兩年多實現整機突破,成為整個重大工程中“啟動最晚、完成最早”的關鍵項目。

  通過自主創新提出原創理論,攻克多項技術瓶頸

  超精密儀器,追求的是頭發絲直徑萬分之一以下的極致精准。一納米,相當於一米的十億分之一。在這個尺度上,空氣微擾、溫度波動,都可能讓測量功虧一簣。這支團隊的戰場,就在這看不見、摸不著的微觀世界。

  首戰告捷后,團隊向著更高精度、更前沿領域發起沖鋒——用於國家重大高端裝備的特種形狀超精密測量儀器。國外迭代20余年未能突破10納米精度,國內長期處於“無人區”,參考資料更是少之又少。

  面對這一難題,團隊沒有沿用國外成熟的技術路徑,而是推翻原有方案,重構工藝體系。他們最終將精度穩定到8納米,大幅超越國際水平。該研究成果也獲得了2006年國家技術發明獎一等獎。

  實驗數據成功出爐的那一刻,團隊成員興奮得徹夜難眠。凌晨時分,他們來到一家餐廳簡單慶祝。“當時隻點了涼菜和啤酒,但那是我吃過的最開心的一頓飯!”譚久彬說,這份攻克重大難題的喜悅,成為團隊科研路上的珍貴記憶,也更加堅定了他們自主創新的信心。

  面向航天強國建設重大需求,團隊再次扛起重任,全力攻克超大尺寸探測器拼接測量技術難題。“這項技術因長期攻關未果,成為制約核心航天裝備研制的突出痛點。”團隊成員王偉波說。

  領到任務后,團隊從基礎理論源頭突破,提出6項原創理論,攻克多項技術瓶頸。如今,這套設備已成為我國航天衛星研制的核心裝備,支撐數十顆衛星、多型空間相機研制生產,服務於對地觀測、氣象監測、國土勘查等關鍵領域。

  在一次次攻堅克難中,團隊成員練就精益求精的功夫。“有一次,一個核心傳感器基本研發成功,但信號總是有微小干擾,就像扎進肉裡的‘毛刺’,怎麼也去不掉。一群年輕人折騰了好幾個月,實在有點不耐煩,私下裡就議論,這個小‘毛刺’其實無傷大雅,要不就不管了吧。”團隊成員胡鵬程說。

  譚久彬對團隊成員說:“搞超精密測量,容不得半點瑕疵。今天對‘毛刺’妥協,明天高端裝備就會落后一大截。”團隊最終鎖定極微小的接地設計問題,用極致嚴謹守護精度底線。

  三十余載深耕,團隊的“硬核實力”有目共睹,一些國外同行前來交流、參觀成果。“從舉步維艱到引領前沿,我們深刻地認識到,關鍵核心技術要不來、買不來、討不來,唯有靠自主創新解決科研難題,才能爭取更大的主動權。”譚久彬說。

  用“留白”式的引導,幫助年輕人錘煉科研能力

  30多年來,譚久彬帶領的團隊從最初的三人小組,發展成為一支百余人的國家級創新團隊,形成“院士—骨干—青年教師—學生”的人才梯隊。“在我心中,最大的成果不是儀器,而是人。”譚久彬說,超精密儀器研究沒有捷徑,年輕人必須在“實戰硬仗”中摔打成長。

  博士生邵春雨對此深有體會。一次開展誤差分離實驗時,她連續半個多月反復排查數據異常,最終鎖定回轉基准重復性不足的問題。匯報時她才得知,譚久彬在審閱實驗方案時憑經驗就預判到可能會出現這個問題,卻始終沒有點破:“如果我直接告訴你結論,你就少了一次完整的科研歷練。”這份“留白”式的引導,讓年輕人在自主探索中練就了真本領。

  青年成員匯報階段性成果時,譚久彬從不直接下結論,而是循著科學邏輯層層追問,“為什麼這樣設計”“依據是什麼”,推動大家往原理深處鑽、往工程實處走。對實驗數據、結構細節的極致較真,也悄悄刻進了每一位成員的科研習慣中。

  歷經多年沉澱,團隊形成了一套傳幫帶機制:以重大項目為牽引,老教師帶領青年師生參與方案設計、技術攻關、實驗調試全流程﹔推動學生“早進課題、早進實驗室”,在真實科研場景中錘煉科研能力﹔遇到技術瓶頸就組織多輪專題研討,從理論分析到實驗驗証反復推敲,幫助年輕人逐步掌握科研的底層邏輯。

  前輩引路,骨干接力。參與我國產品幾何技術規范領域首次牽頭制定ISO標准的劉儉、突破納弧度測量技術的石劍、立志攻克圓度基准裝置難題的邵春雨……一代代青年接過前輩的接力棒。如今,這支隊伍正瞄准原子級測量等前沿領域持續攻堅,以接續奮斗書寫更高的科研精度。

  (李雙余參與採寫)

  

  延伸閱讀

  精密儀器研究,主要研究什麼

  很多人覺得,精密儀器離日常生活很遠,其實它是支撐現代科技與工業的“隱形底座”,在科學研究、工程技術、現代工業、現代農業、醫療衛生和環境保護等領域發揮重要作用。

  精密儀器領域圍繞“極致精准測量”展開,按照精度量級明確劃分:測量准確度在1微米至0.1微米量級的,稱為精密測量﹔准確度優於100納米,甚至達到千分之一納米(皮米)量級的,就是哈工大這支團隊深耕的超精密測量領域。

  隻有測量出來,才能制造出來。對於現代工業而言,精密測量被稱為“工業生產的倍增器”。當前全球產業鏈分工高度細化,一台高端裝備的數萬個零部件往往分散在全球數百家工廠協同生產。隻有測量出統一標准,才能保障不同部件精准互換、順利組裝。

  以超精密光刻機為例,在幾萬個光機零件中,80%以上屬於精密和超精密級,需要幾百種專用精密測量儀器管控制造精度。沒有成體系的超精密測量能力,就不可能造出合格零件,更無法完成整機研制。

  對普通大眾來說,精密測量的價值藏在產品品質裡:完備的測量體系管控著全產業鏈的制造精度,最終落到實處,就是我們買到的工業產品更可靠、更好用。也正因如此,精密測量能力影響著制造業的發展水平,是建設制造強國、質量強國的重要支撐。

  (本報記者郭曉龍整理)

  《 人民日報 》( 2026年08月21日 06 版)

(責編:趙欣悅、袁勃)
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