新晋“双一流”东大“机械”为人机一体化智能系统助力

  本期“王牌专业连连看”栏目走进东南大学机械工程学科，日前，该学科进入全国“双一流”建设名单。放眼全国，不少高校都设有机械工程学科。作为我国最早建立的机械系科之一，东大机械工程学科已走过百年办学历史。在信息化时代，“老牌学科”的需求还大吗？在国家战略需求方面，他们又扮演着什么角色？

  在机械工程学科专业课“微机原理”课堂上，学生们能够最终靠电脑进行编程，利用单片机控制电子信号实现蜂鸣器发声、键盘控制和信号输入输出等问题。

  “传统概念里，机械工程学科就是研究机电产品、大型机床等‘大块头’，但随着科学技术的进步、信息化时代的到来，学科研究的内容和范围也在一直更新扩大。机械学科不仅需求没有减少，要求反而更高。”东大机械工程学院院长倪中华说。他以摩擦学举例，摩擦学是东大机械工程学科的研究内容之一，并取得创新型成果。其中项目成果“摩擦界面的声子传递理论与能量耗散模型”获得2018年国家自然科学二等奖。“早在原始社会，祖先学会钻木取火时起，人类就开始和摩擦打交道了。虽然对摩擦生热并不陌生，但迄今为止，人类对这一现象蕴藏的摩擦耗能机理，即摩擦过程中的能量损耗与热量传递机理，仍未完全掌握。全球约1/3的一次性能源浪费在摩擦过程中，摩擦磨损是机械零部件的主要失效形式，所以我们应该去做摩擦的本质和耗能机理的基础研究，为解决以上问题提供理论依照。”

  瞄准国际学术前沿以及国民经济主战场，机械工程学科开展一系列原创性基础理论与关键技术探讨研究。高档数字控制机床与智能装备、新能源智能运载、空天海工机械、电磁兼容与防护、人民生命健康等也都是东大机械工程学科着重关注的领域。

  “通过开展多学科交叉融合，学科研制出血糖无创检测仪、循环肿瘤细胞检测微流控仪等具有自主知识产权的医疗设施。”倪中华介绍，循环肿瘤细胞检测微流控仪主要运用微流控芯片快速区分和检测出普通细胞和肿瘤细胞，而这一芯片的成功研制也少不了机械工程学科的力量。“在微流控芯片上进行细胞操作的方法主要有机械操作法、光学操纵法等。机械操纵法利用微机械加工技术，在芯片上刻蚀出各种结构，根据细胞尺寸的差异进行物理分离。在微流控芯片细胞机械操纵方面，机械工程学科做了大量的研究工作。”

  “入选‘双一流’建设名单是一个新起点，未来，学科将在机械工程领域持续深耕，促进科研成果高效转化，提升科技服务地方经济民生发展的能力。”倪中华说。

  东大机械工程专业大四学生季睿和记者说，为了让大家更贴近现在的工程环境，“微机原理”这门课实时更新实验材料，选择了实际工程应用中很常用的K60单片机，技术更先进。在工业系统认识、微机原理、机电控制技术、液压与气动技术和机械制造工程学等专业课学习中，他们会实际操作机器，进行一些拆解组装机械结构之类的工作。

  为了让学生对机械有更直观的认识，除了设置理论与实践相结合的应用课，学科与江苏苏美达五金工具有限公司、泉峰集团、开沃新能源汽车集团股份有限公司和南京越博动力系统股份有限公司等4家企业一同建设了卓越工程师联合培养基地，培育学生的实践能力、创新意识和合作精神。

  “目前，东大机械工程学科已为我国机械、电子、智能制造等领域输送了逾万名毕业生，他们分别去往中国电子科技集团、上汽大众汽车有限公司、上海飞机制造有限公司、华为技术有限公司等机械设计与制造，汽车设计与制造业高科技企业单位和相关科研院所，成为机械类一流领军人才。”东大机械工程学院党委书记张志胜介绍，近年来，随只能制造业的迭代升级，机械工程及制造业成为中国人才需求较旺盛的行业，与此同时，机械类专业求职人数远低于岗位供应的数量，用人单位人才缺口明显。满足国家发展需求的复合型创新人才将成为机械类企业争夺的“香饽饽”。

  周二上午8点不到，季睿像往常一样来到微纳流体实验室。虽然是本科生，但他却是这里的“常客”。季睿所在的微纳流体实验室是江苏省微纳生物医疗器械设计与制造重点实验室的分属实验室，是东大机械工程学院6个省部级科研平台其中之一。早在大二他便进入实验室，以SRTP（大学生科研训练计划）项目为依托进行关于微流控芯片信号检测相关的实验与小型芯片检测装置的设计与搭建。目前，季睿已经成功保研至清华大学机械工程系，将继续在该领域展开科研攻关。

  为青年科研人员提供足够的成长空间，也是东大机械工程学科发展中的关键一环。张志胜和记者说，学院专门成立了青委会，组织以青年教师为主的学术论坛，建立共享实验平台，为新入职教师的项目申报、教学科研、家庭生活等提供全方位服务。“青年教师们迅速适应环境和角色，教师队伍的整体水平和竞争实力全方面提升。”

  2020年底，从荷兰代尔夫特理工大学和哈尔滨工业大学获得双博士学位后，李永哲加入东南大学，成为机械工程学院的一名青年教师，研究方向为智能增材制造。2021年初，在学院的支持和帮助下，李永哲联合刘小超、裴宪军、张泰瑞、王晓宇、王青华5位青年教师成立了先进焊接与增材制造研究所，着重关注极端条件下的焊接与连接工艺、先进固相焊接与增材技术、焊接与增材构件服役寿命预测、智能化焊接与增材制造等前沿方向。“我们大家常常在研究所一起讨论科研中遇到的问题，任何一个人都无私地分享不同学科视角下对共性基础科学问题的解读。”李永哲介绍，入职一年半，他不仅搭建了自己的科研平台，成功获批国家自然科学基金项目，还和其他青年教师合作，在国际权威期刊发表多篇学术论文。