非電磁驅(qū)動的學(xué)術(shù)背景及學(xué)會工作回眸
摘要：簡述國內(nèi)外非電磁驅(qū)動技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀，找出差距，小結(jié)非電磁原理微特電機(jī)及作動器學(xué)會籌備以來所做的T作，指明學(xué)會今后的努力方向，促進(jìn)學(xué)會健康發(fā)展。
關(guān)鍵詞：非電磁驅(qū)動；智能材料；應(yīng)用研究：工程化研究
0引言
微特電機(jī)有兩大分枝，傳統(tǒng)的微特電機(jī)以電磁感應(yīng)為理論基礎(chǔ)，而非電磁原理微特電機(jī)這一新的分枝是利用功能材料和智能材料的奇異特性來實(shí)現(xiàn)能量傳遞和能量轉(zhuǎn)化的。
智能材料和先進(jìn)的功能材料涉及壓電材料、形狀記憶合金、超磁致伸縮材料、電(磁)流變液、高分子智能凝膠、透明導(dǎo)電膜及光伏材料等，門類繁多。用這種材料組建的能量轉(zhuǎn)化和傳遞
系統(tǒng)可用來充任信號感知器、傳感器、驅(qū)動器、控制器及各式各樣的執(zhí)行器和作動器，廣泛用于醫(yī)學(xué)、汽車、航天、軍工、海洋工程、工業(yè)自動化及多種高科技領(lǐng)域…。國際行業(yè)專家認(rèn)為智能材料的發(fā)展水平是2l世紀(jì)衡量一個國家高科技競爭力的重要標(biāo)志，因此世界發(fā)達(dá)國家投入大量的人力物力和資金，發(fā)展這一領(lǐng)域，并預(yù)言隨著可能建立新的經(jīng)濟(jì)增長點(diǎn)。
目前，先進(jìn)國家如美、日、英、法、俄等已經(jīng)走在世界前列，個別子領(lǐng)域已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了產(chǎn)業(yè)化，而中國大多正處在原理性研究階段，距產(chǎn)業(yè)化還有很大距離，材料、線路、作動器處于分解狀態(tài)，各自為政，未能串聯(lián)成系統(tǒng)，更談不上批量生產(chǎn)和廣泛應(yīng)用。
在諸多先進(jìn)功能材料與智能材料的研究、生產(chǎn)和應(yīng)用上，我國在改革開放以后取得了跨躍式進(jìn)展。其中壓電材料，利用其正壓電效應(yīng)的很多器件和制品已經(jīng)形成產(chǎn)業(yè)化，訂了多項產(chǎn)品材料，有些產(chǎn)品已打入國際市場。而利用其逆壓電效應(yīng)的產(chǎn)品，如超聲波電機(jī)還遠(yuǎn)遠(yuǎn)沒有實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化。近年來在南京、深圳、惠州、西安、淄博、連云港等地有小批量試生產(chǎn)，但仍未形成市場。
形狀記憶合金的情況相對比較樂觀，在國內(nèi)有多家生產(chǎn)，并已在自動化機(jī)械、機(jī)器人、熱能發(fā)電機(jī)、醫(yī)療設(shè)備、空調(diào)設(shè)備等場合應(yīng)用。
光伏材料和透明導(dǎo)電材料也有多家生產(chǎn)，以應(yīng)用角度看，太陽能電池、太陽能熱水器已經(jīng)產(chǎn)業(yè)化，并有新能源股上市，以科學(xué)發(fā)展觀的角度，從可持續(xù)發(fā)展的角度，這類材料的應(yīng)用更有發(fā)
展前途。
1非電磁驅(qū)動的學(xué)術(shù)背景
1 1壓電材料的研究與應(yīng)用
從上I=I!=紀(jì)80年代開始超聲波電機(jī)成為國內(nèi)外研究的熱點(diǎn)，我國90年代開始廣泛深入的研究。1994年陳永校、郭吉豐“超聲波電機(jī)”一書出版；1998年日本上羽貞行、富川義朗“超聲波馬達(dá)理論與應(yīng)用(楊志剛譯)”一書出版；2005年胡敏強(qiáng)、金龍、顧菊平“超聲波電機(jī)原理與設(shè)計”一 書出版；2007年趙淳生“超聲波電機(jī)技術(shù)與應(yīng)用”一書出版，不久該書通過專家評審，外文版在國外發(fā)行。
大型國際學(xué)術(shù)會議在日本、美國、德國、中國、韓國舉行過多次，中國國內(nèi)的全國性會議1999年在南京航空航天大學(xué)召開，：2002年在東南大學(xué)召開：2005年在浙江大學(xué)召開，非電磁原理微特電機(jī)及作動器學(xué)會就是在浙江大學(xué)的會議上由與會全體代表共同發(fā)起的。
：2005年第十屆中國(國際)小電機(jī)技術(shù)研討會暨展覽會上，專門設(shè)了超聲波電機(jī)展區(qū)，南京航宅航天大學(xué)、浙江大學(xué)、清華大學(xué)、東南大學(xué)、中國電子科技集團(tuán)公司第二十一研究所等單位的展品引起了廣大觀眾的濃厚興趣。
在應(yīng)用研究方面，由于原利料成本較高，在工業(yè)和民用領(lǐng)域局面尚未打開，目前有些單位把星際探測作為主要應(yīng)用場合。
1 2光伏捌料透明導(dǎo)電薄膜的研究與應(yīng)用
太陽能電池和太陽能熱水器，已經(jīng)家喻戶曉，新能源股票也成了股民的投資熱門。很多產(chǎn)品制訂了產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)。標(biāo)準(zhǔn)具有科學(xué)性、先進(jìn)性、實(shí)踐性、群眾性和法制性。標(biāo)準(zhǔn)說明該產(chǎn)品的成熟
程度和f{丁場需求的廣度。對透明導(dǎo)電涂膜，目前尚有很多會員不甚了解，有關(guān)方面專家上海交通大學(xué)蔡殉教授介紹透明導(dǎo)電薄膜具有很高的技術(shù)含量，需要多專業(yè)、多學(xué)科的技術(shù)與知識，目前應(yīng)用領(lǐng)域有如下諸多方面：
電了二照相、靜電復(fù)印；光伏材料：太陽能電池；顯示材料：各種FPD、TFG—LcD透明電極；防靜電，電磁屏蔽；儀表面板、電視陰極射線管、半導(dǎo)體封裝，時鐘收音機(jī)等；熱反射：熱鏡、建筑玻璃、Iow—e窗、Ec窗；光記錄、磁記錄；終端設(shè)備：觸摸屏、薄膜開關(guān)；新型應(yīng)用：PN
結(jié)紫外發(fā)射二極管、全息記錄介質(zhì)、文物保護(hù)的隱形安全電路、電子圖書(TcO／PET)；軍工領(lǐng)域：戰(zhàn)斗機(jī)玻璃霜、儀表顯示及電磁屏蔽、飛機(jī)座艙雷達(dá)波反射。
1 3形狀記憶合金的研究與應(yīng)用
楊大智主編“智能材料與智能系統(tǒng)”一書2000年出版，王振龍、杭觀榮“烏賊游動機(jī)理及在仿生水下機(jī)器人E的應(yīng)用”一文2008年發(fā)表；李東明“一種形狀記憶合金絲驅(qū)動的微小型六足機(jī)器人”一文20C10年發(fā)表；王楊威、王振龍“一種形狀記憶合金絲驅(qū)動的仿烏賊水平鰭推進(jìn)器” 文2009年發(fā)表。論文與專著多多，不一而足。
在應(yīng)用方而，國外已經(jīng)相當(dāng)廣泛，如軍用飛機(jī)自適應(yīng)緊固件、管接頭、悶頭連接器等；熱敏
控制器中的電器控制開關(guān)、自動調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)、醫(yī)學(xué)領(lǐng)域用的脊椎側(cè)彎器哈氏棒、人工關(guān)節(jié)、接骨板、避孕環(huán)、內(nèi)窺鏡螺線導(dǎo)管；智能機(jī)械中的汽車外殼、記錄筆驅(qū)動裝置、色調(diào)記憶元件等；宇航空間技術(shù)方面的衛(wèi)星折疊式天線“’，名目繁多，不～一贅述。
國內(nèi)已有多家企業(yè)生產(chǎn)形狀記憶合金產(chǎn)品，從材質(zhì)上看，N1豇的性能優(yōu)越，產(chǎn)量****，產(chǎn)品有絲狀、帶狀等多種規(guī)格，能滿足不同領(lǐng)域的需求，應(yīng)用領(lǐng)域也正在拓寬。楊大智教授曾任大連形狀記憶合金研究所所長，現(xiàn)在[作重點(diǎn)是人才培養(yǎng)及形狀記憶合金在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域中的應(yīng)用。
1 4超磁致伸縮材料的研究與應(yīng)用
超磁致伸縮材料(GMM)是七世紀(jì)70年代以來迅速發(fā)展起來的新型功能材料，目前已被視為21世紀(jì)提高國家高科技綜合競爭的戰(zhàn)略性功能材料。GMM器件的性能已被證明優(yōu)于壓敏陶瓷
換能材料，在軍民兩用高科技領(lǐng)域具有難以估量的應(yīng)用前景。
據(jù)北京釧鐵研究總院王龍妹教授介紹，國際上經(jīng)營MM業(yè)務(wù)的企業(yè)主要有美國ETREMA公司、英國稀土制品公司、日本住友輕金屬公司等，GMM自上世紀(jì)80年代開始投入西方市場，歷經(jīng)20余年的發(fā)展，當(dāng)前(3MM市場售價已較最初降低了20余倍。近年來隨著(]MM制造成本的不斷降低和應(yīng)用領(lǐng)域的不斷擴(kuò)大，市場需求有愈發(fā)強(qiáng)勁之勢。
GMM的尺寸伸縮可隨外加磁場成比例變化，其磁致伸縮系數(shù)遠(yuǎn)大于傳統(tǒng)的磁致伸縮材料。1971年美國海軍表面武器實(shí)驗(yàn)室開始尋找在室溫下具有大磁致伸縮的材料，發(fā)展TbFe2、DyFensInFe：等具有很好的磁致伸縮性能，但是它們需要很強(qiáng)的磁場才能驅(qū)動，這就限制了該材料的應(yīng)用。為此，他們又研究了新的合金材料，這種合會材料具有很高的居里溫度，磁致伸縮性能優(yōu)異，使得實(shí)際應(yīng)用成為可能，由此引起了業(yè)界對(]MM開發(fā)及應(yīng)用的極大關(guān)注。
迄今已有1000多種(3MM器件問世，應(yīng)用面涉及航空航天、國防軍工、電子、機(jī)械、石油、紡織、農(nóng)業(yè)等諸多領(lǐng)域，大大促進(jìn)了相關(guān)產(chǎn)業(yè)的技術(shù)進(jìn)步。例如大功率GMM換能器用于油井處
理，可降低石油粘度，改善流動特性，大大提高石油產(chǎn)量。
在科技發(fā)展日新月異的新世紀(jì)，GMM的重要性必將越來越突出，應(yīng)用也將更廣泛，預(yù)計未來(7MM的主要應(yīng)用領(lǐng)域有以下幾個方面：在國防軍工及航空航天業(yè)，應(yīng)用于水下艦艇移動通訊、
探／檢測系統(tǒng)、聲音模擬系統(tǒng)、航空飛行器、地面運(yùn)載工具和武器等；電子工業(yè)及高精度自動控制等技術(shù)行業(yè)，用(3MM制造的微位移驅(qū)動器可用于機(jī)器人、超精密機(jī)械加工、各種精密儀器和光盤驅(qū)動器等；海洋科學(xué)及近海工程業(yè)，用于海流分布、水F地貌、地震預(yù)報等的勘測裝置和用于發(fā)射及接收聲訊號的大功率低頻聲納系統(tǒng)等；機(jī)械、紡織業(yè)及汽車制造業(yè)，可用于自動剎車系統(tǒng)、燃料／注入噴射系統(tǒng)和高生能微型機(jī)械功率源等；大功率超聲波、石油業(yè)及醫(yī)部業(yè)，用于超聲化學(xué)、超聲醫(yī)療技術(shù)、助聽器和大功率換能器等。此外，還可用于振動機(jī)械、建筑機(jī)械及焊接裝置、高保真音響等許多領(lǐng)域。
北京鋼鐵研究總院在(3MM制備技術(shù)方面的研究起步較早，1991年在國內(nèi)率先制備出(iMM棒材，獲得了國家專利。此后又進(jìn)一步開展了低頻水聲換能器、光纖電流檢測、大功率超聲焊接
換能器等的研究和應(yīng)用，開發(fā)出了具有自主知識產(chǎn)權(quán)的年產(chǎn)能達(dá)噸級的高效集成生產(chǎn)(7MM技術(shù)和裝備。北京科技大學(xué)研制的GMM材料在國內(nèi)外20家單位試用，效果良好。蘭州天星公司也
開發(fā)了年產(chǎn)能達(dá)噸級的生產(chǎn)線，在GMM器件開發(fā)上頗有建樹。
1．5其它門類智能材料的研究與應(yīng)用
與楊大智合作著書的有：高分子智能凝膠材料專家姚康德教授，光電材料專家關(guān)鐵粱高工，特種陶瓷材料專家李連保教授，壓電、鐵電材料、專家田蒔
教授，電(磁)流變液專家趙曉鵬教授、超磁致伸縮材料專家陳腓職教授。
上述專家研究的相關(guān)材料也得到 驅(qū)動器了廣泛應(yīng)用其中，光電材料在光通訊中用量****、其它智能材料在機(jī)器人中應(yīng)用最多。
王煒、秦觀生“仿肌肉驅(qū)動器及其在仿生機(jī)器人中的應(yīng)用”一文。2007年發(fā)表，文中介紹適用于人工肌肉的材料如圖l所示。
趙淳生、楊琳“人造肌肉及其未來在微特電機(jī)中的應(yīng)用”一文于2005年發(fā)表，研究對比得出結(jié)論：離子型電致聚合物性能優(yōu)于電子型電致聚合物，分析了諸多因素對人工肌肉力能指標(biāo)的
影響下，列舉了國內(nèi)外成功的先例，指出了在直線電機(jī)中的應(yīng)用前景，讀者認(rèn)為這是一篇引導(dǎo)性的好文章。
2學(xué)會工作回顧
2 1組織準(zhǔn)備
專家認(rèn)為，要促進(jìn)本領(lǐng)域的發(fā)展，急需建立一個學(xué)術(shù)交流的平臺，把材料、線路和作動器三個方面的人力資源整合起來，實(shí)現(xiàn)材料、元件和執(zhí)行器一體的發(fā)展模式，給政府當(dāng)好本領(lǐng)域發(fā)展
的參謀，所以于2005年5月在浙江大學(xué)召開的全國第三屆超聲波技術(shù)研討會上由浙江大學(xué)郭吉豐教授倡議與會專家與代表150余人共同發(fā)起了成立非電磁原理微特電機(jī)及作動器學(xué)會，經(jīng)過3
年多時問的籌備和組建，于2008年11月中國(國際)小電機(jī)技術(shù)研討會上宣布成立。
至目前為止，學(xué)會發(fā)展了30余名個人會員，大多為高等院校和科研院所的院士、專家、教授和管理者代表。由中國電工技術(shù)學(xué)會微特電機(jī)專業(yè)委員會主任委員、中國電子科技集團(tuán)公司第
二十一研究所所長施進(jìn)浩博士任理事長，由趙淳生院士任名譽(yù)理事長，浙江大學(xué)郭吉豐教授任副理事長，專家顧問團(tuán)成員有徐祖耀院士(上海交大)、趙淳生院士(南航)、唐任遠(yuǎn)院士(沈工大)、
胡敏強(qiáng)教授副校長(東南大學(xué))、筒鐵英教授(清華)、陳永校教授(浙大)、楊大智教授(大連理工)。此外，還組成了學(xué)術(shù)委員會和組織委員會。
2 2學(xué)術(shù)交流
根據(jù)學(xué)會章程規(guī)定，學(xué)會把非電磁驅(qū)動技術(shù)普及與學(xué)術(shù)交流作為學(xué)會工作的重點(diǎn)，2008年lO月14日在中國電子科技集團(tuán)公司第二十一研究所(以下簡稱2I所)大會議室舉行了菲電磁驅(qū)
動學(xué)術(shù)報告會，施進(jìn)浩理事艮怍重要講話；上海交通大學(xué)、上海鬲校名師蔡殉教授作了“透明導(dǎo)電薄膜的研究進(jìn)展”的報告；21所鄭文鵬博十作了“新型微電機(jī)(非電磁驅(qū)動)發(fā)展及應(yīng)用”的
報告：21所行業(yè)發(fā)展部主任龔春雨主任作了“把握行業(yè)發(fā)展機(jī)遇，構(gòu)建非電磁驅(qū)動學(xué)術(shù)平臺”的報告；21所鄭煥海高工作了“電磁感應(yīng)微特電機(jī)的替代構(gòu)想”的報告；21所李寶庫教授作了“應(yīng)用納米技術(shù)開發(fā)新型超聲波電機(jī)摩擦材料”的報告；21所李建好工程師作了“以無接觸旋變?yōu)槲恢梅答伒某暡姍C(jī)組件研究”的報告；2l所研發(fā)部主任魯華作了“科技委在非電磁驅(qū)動學(xué)術(shù)研究中的作用”的報告，最后李寶庫教授代表學(xué)會籌備組匯報了學(xué)會組建工作的進(jìn)展。學(xué)術(shù)報告會由2l所龔春雨主任和李寶庫教授聯(lián)合主持，會后出版了論文集。
在2008年11月上海舉行的中國(國際)小電機(jī)技術(shù)研討會，t，大會報告9篇、收入論文集40余篇，其中郭吉豐、金龍、鄭文鵬、唐蘇亞、李寶庫、曲建俊的大會報告頗受關(guān)注。
2 3智能材料生產(chǎn)廠家調(diào)研
材料是基礎(chǔ)，材料的性能、價格和產(chǎn)量直接制約了本領(lǐng)域的發(fā)展規(guī)模與速度，為此今年學(xué)會準(zhǔn)備發(fā)展一批團(tuán)體會員，準(zhǔn)備把智能材料和先進(jìn)功能材料的開發(fā)、生產(chǎn)和應(yīng)用的優(yōu)秀單位與企業(yè)
吸收到學(xué)會中來，增強(qiáng)學(xué)會的活力，推動材料、元件、執(zhí)行器的一條龍發(fā)展，早日實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化。團(tuán)體會員加入學(xué)會的交流平臺，可以得到專家的指導(dǎo)，增加行業(yè)發(fā)展的信懇，擴(kuò)大自己的項目和產(chǎn)品的影響，實(shí)現(xiàn)強(qiáng)強(qiáng)聯(lián)合，實(shí)現(xiàn)新的經(jīng)濟(jì)騰E，今后可以通過學(xué)會取得論文發(fā)表的機(jī)會，產(chǎn)品展示的展臺，及在其所在的企業(yè)或城市舉辦現(xiàn)場學(xué)術(shù)交流會的機(jī)會，也可在學(xué)會簡報的某些欄目中，宣傳自己企業(yè)的優(yōu)勢和產(chǎn)品的優(yōu)勢，交更多朋友，創(chuàng)造更大的輝煌。
今年我們調(diào)研的對象當(dāng)中：超磁致伸縮材料生產(chǎn)企業(yè)4家、壓電材料7家、形狀記憶合金5家、透明導(dǎo)電薄膜3家、電(磁)流交液3家、高分子智能凝膠2家、光伏材料4家。
由于時間與精力有限，還有很多企業(yè)無暇調(diào)研，有待今后補(bǔ)充。通過調(diào)研初步掌握了我囤目前智能材料的生產(chǎn)規(guī)模與水平，明確了主要應(yīng)用領(lǐng)域及今后的發(fā)展方向。3學(xué)會今后的工作重點(diǎn)
(1)完備建全學(xué)會組織建設(shè)，現(xiàn)在具備了****的學(xué)術(shù)帶頭人，但尚缺少出錢出力的熱心人；
(2)大力推動非電磁驅(qū)動科學(xué)技術(shù)普及；
(3)繼續(xù)廣泛開展非電磁驅(qū)動學(xué)術(shù)交流，這也是學(xué)會永恒的主題；
(4)廣泛發(fā)動、集中優(yōu)勢，力爭學(xué)會工作簡報創(chuàng)刊；
(5)通過學(xué)會的交流平臺，把捌料、線路、執(zhí)行器三個環(huán)節(jié)串起來，形成人才資源整合與控制系統(tǒng)鯧裝，增強(qiáng)行業(yè)的國際競爭力；
(6)發(fā)展以生產(chǎn)企業(yè)為主的團(tuán)體會員，增強(qiáng)學(xué)會的活力。
4結(jié)語
近年來在科學(xué)發(fā)展觀的指引下，我國非電磁驅(qū)動領(lǐng)域得到了跨躍式的發(fā)展，有些智能材料及智能結(jié)構(gòu)已經(jīng)從原理性研究步入r應(yīng)用研究階段，有的已經(jīng)進(jìn)入工程化研究階段，形成一定的市
場規(guī)模，部分產(chǎn)品已打入國際市場。
與國外先進(jìn)國家相比，我們還有很多分枝領(lǐng)域沒有形成產(chǎn)業(yè)化，比如超聲波電機(jī)，有些單位正在小批生產(chǎn)，但成本高，成品率低，無法形成市場。在全球性金融危機(jī)的大環(huán)境中，企業(yè)老總
在科技創(chuàng)新投入上比較謹(jǐn)慎，對參加學(xué)術(shù)活動反應(yīng)冷漠。作為學(xué)會也只能收緊拳頭，蓄勢待發(fā)，待機(jī)更有力地打出去，我們已經(jīng)做好了足夠的思想準(zhǔn)備，等待全球?qū)嶓w經(jīng)濟(jì)的復(fù)蘇，迎接學(xué)會燦爛的春天。
參考文獻(xiàn)
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