
一枚小小的芯片,为什么会因为一些肉眼看不见的问题,带来高昂的损失?一条关于芯片质量问题的新闻,引起了几位华理学子的好奇。
带着疑问,华东理工大学机械与动力工程学院的本科生孙思博、郑者、蒋帅、李蕊玉、叶鸿博等同学,开始了一段关于微纳世界的探索。后来,他们组成“微纳智测”团队,将兴趣落到高通量微纳原位力学测试装备的设计中。这段由一条新闻引发的探索,让团队先后获得第十七届过程装备实践与创新大赛全国一等奖、中国国际大学生创新大赛(2026)上海赛区高教主赛道本科生创意组金奖。
起初,同学们很难把新闻里的芯片质量问题,与自己正在学习的机械课程联系起来。他们找到闫亚宾、王晓媛两位老师,希望依托大学生创新创业训练计划项目继续探索。两位老师帮助大家把宽泛的疑问,逐步收拢到一个可以研究的方向:芯片内部的薄膜与界面结构也会受力,要了解其变形与损伤,就需要相应的力学测试手段。
方向明确后,团队开始把共同的设想梳理成能够分步推进的任务。他们查阅微纳力学测试的相关研究,学习精密驱动、机构设计以及图像与数据处理知识。为了让书本上的认识更具体,团队还走进中国国际工业博览会和相关企业,参观展品、交流学习。
随着了解的加深,他们逐渐理解“原位测试”的意义:在材料受力的同时观察其微观变化,让力学数据与变形、裂纹等现象相互对应。原本分散在不同课程里的知识,需要在具体任务中重新联系起来。机构怎样布置,运动怎样传递,图像与数据如何对应,都需要放进同一个流程中讨论。
团队由此逐步形成了“智寻、智动、智感”三项技术模块的设计思路,分别回应找到目标、施加载荷与理解结果的需要。
“智寻”面向微小试样的定位需求,利用机器视觉辅助完成自动对焦与对中,减少人工反复调节;“智动”兼顾快速接近与精细加载,支持不同力学测试任务;“智感”衔接连续测试与智能分析,将微观图像与力学曲线联系起来,辅助识别材料变化。
这些模块共同指向一个目标:让测试流程更加连贯,为材料筛选、工艺研究和失效分析提供工具。但当设想逐步变成图纸与模型,同学们发现,能够分别说清每个环节,还不足以让它们顺利配合。比如布局问题。压痕、划痕、拉伸等任务各有要求,功能增加后,有限空间里该怎样安排?一个局部看起来合理的方案,放进整体设计后,可能需要重新取舍。
围绕这些问题,成员们各司其职。李蕊玉在三维模型中反复检查部件布局与装配关系,叶鸿博围绕驱动行程和运动稳定性配合调试,郑者则逐一整理、标注微观图像及对应的力学曲线。各自遇到的问题,再带回团队讨论,共同修改方案。
赛场上共同准备的过程,也让成员们走出各自的分工,更完整地理解同伴的工作。如今,团队成员在为各自的下一阶段作准备:有人已经保研本校,希望在熟悉的研究环境中继续深造;有人正在准备考研,努力补足基础、明确未来的学习方向。纳米世界仍有许多未知,而这段探索留给他们的,是继续求证的耐心,也是再次携手的理由。
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