我國是世界第一製造業大國，卻並非製造強國，尤其在一些高精尖產業。以傳感器為例，特別是MEMS（微機電系統）壓阻式傳感器，我國自主生產的以普通用途產品居多；而航空航天發動機、飛行器、導彈、水下兵器、石化、燃爆衝擊等場合主要採用國外產品，以解決高衝擊、高動態、微小尺度下的壓力/加速度測量難題。國外部分產品對我國實施禁運，嚴重製約了我國國防、軍工、能源以及化工等重要領域的科技發展，甚至威脅到國家安全。

正是在此背景下，西安交通大學的趙玉龍教授決心創造出屬於中國自己的高性能MEMS傳感器。經過十餘年的攻堅克難，他帶領團隊完成“高動態MEMS壓阻式特種傳感器及系列產品”項目，打破了國外的技術封鎖和壟斷，解決了發動機、導彈、水下兵器、燃爆、戰機、登月等國防、航空航天以及石化領域中的壓力/加速度測量難題，榮獲2017年度國家技術發明二等獎。

掣肘中國精密製造工業的瓶頸難題

傳感器是工業領域必不可少的檢測器件，用趙玉龍教授的話說，“就是機械的感知神經。”傳感器芯片所佔空間很小，卻內藏巨大的乾坤，既有機械結構，又有測量電路和電子轉換器等，是一個系統工程。

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從上世紀90年代初，MEMS（微機電系統）和納米技術就成為世界高新科技競爭的制高點。彼時，作為機械、電子等學科的交叉領域，MEMS在國內屬於新興領域，高端MEMS傳感器研發技術的滯後，成為掣肘中國精密製造工業的瓶頸難題。

毅然走上MEMS傳感器領域的探索之路

本科畢業後，趙玉龍在國家一級保密資格單位——中國船舶工業705所工作了5年，為了更加系統而深入地進行科學研究，實現科技創新，他回到西安交大，師從蔣莊德院士。自2000年，蔣莊德院士團隊獲得國內第一個MEMS研究科技部立項起，趙玉龍毅然走上了MEMS傳感器領域的探索之路。

選擇出發，就從未停止，趙玉龍在MEMS傳感器及微納製造領域一紮就是十幾年。他平常不善與人打交道，但談起科研，這個樸實內斂的教授話就變多了，他的抽屜裡滿滿當當都是傳感器芯片，“我這裡有很多，這些年來我一直在做這個……我所做的工作就是在小小的芯片中實現耐高溫、超高壓、高過載等等功能。”

解決各種技術難題

“遇到問題解決問題，沒有什麼克服不了的。”趙玉龍帶領著團隊攻克了一道道難關。他創新性地開展了硅隔離SOI薄膜和多層應力匹配薄膜理論和技術研究，解決了傳感器在高溫條件下的穩定性問題；提出微納尺度下彈性複合結構的力學耦合技術，解決了靈敏度和固有頻率的制約矛盾難題；提出金擴散快速複合光生載流子以及濺射鍍膜增強強光反射的技術、內引線與壓敏電阻條並行製造技術、基於平坦化封裝、疊層靜電鍵合及微型化封裝等頻響強化技術以及寬頻信號處理技術，實現了傳感器的強抗干擾性、高動態響應性、高穩定性及可靠性。

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基於以上關鍵技術，趙玉龍團隊發明了高動態MEMS壓阻式壓力/加速度傳感器及系列產品，固有頻率高達1MHz，傳感器外徑最小2mm，厚度最小1.2mm，解決了高頻響、高過載等動態干擾環境下的壓力/加速度高靈敏無擾測量等難題。

項目成果打破國外壟斷，達到國際先進水平

目前，該項目已發表論文150餘篇，SCI收錄48篇、EI收錄68篇；獲得發明專利53項（含美、日各1項、國防2項，其中2項獲得中國專利優秀獎）、實用新型專利17項；獲得計算機軟件著作權10項、集成電路布圖設計權證書4項；起草頒佈實施的壓阻式傳感器相關國家及行業標準8項。採用了當代最先進的硅－硅直接鍵合技術，提出了無應力微封裝技術、去衝擊光干擾技術，研製出的微型微壓、微型低壓水工產品及微型高頻高壓產品的綜合技術達到了國際先進水平；壓阻式自由場壓力傳感器新產品打破了美國PCB公司的壟斷與封鎖，可替代進口。

相關研究成果獲得陝西省科學技術一等獎1項。開發的系列特種MEMS壓力傳感器、高頻高過載加速度傳感器等產品，在登月工程、衛星發射、兵器燃爆、石油開採運輸等航空航天、軍事研究以及石油化工等國家標誌性科學工程及國防項目上實現了產業化和典型應用，打破了國外壟斷，為型號研製及高性能傳感器國產化做出了突出貢獻，取得了顯著的經濟和社會效益。

談到科研成就，趙玉龍教授露出十分謙遜的笑容，“其實我沒什麼特別之處，只是專注做MEMS傳感器，堅持在這個領域裡探索新知。”專注與堅持，兩個簡單的詞語，卻包含著趙玉龍教授的科研追求和人生態度，以專注的創新之美，在微納傳感世界披荊斬棘、勇攀高峰。

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（部分來源：西安交通大學新聞網）