一枚小小的芯片，为什么会因为一些肉眼看不见的问题，带来如此高昂的损失？一条关于芯片质量问题的新闻，引起了华东理工大学几位本科生的好奇。

带着这个疑问，该校机械与动力工程学院的孙思博、郑者、蒋帅、李蕊玉和叶鸿博等同学，开始了一场关于微纳世界的探索。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，也让团队先后斩获了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。

在好奇中找到需要研究的问题

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。芯片内部有什么结构，微小缺陷如何产生，机械专业又能从哪里参与？这些疑问，促使他们走出同学间的讨论，向老师请教。

团队部分成员合影

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。

同学们由此看到了机械专业的切入点。怎样施加可控的力，怎样让机构稳定运动，怎样在有限空间里安排所需动作？那些课堂上学过的概念，开始与眼前的问题产生联系。团队把研究方向落在微纳力学测试装备上，准备从自己能够理解和着手的地方做起。

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。一份设计需要哪些知识、哪些内容可以先研究、遇到不懂的地方向谁请教，成为大家接下来要回答的问题。

而要回答这些问题，首先需要承认自己的知识还不够丰富。围绕同一个方向，同学们开始各自查找资料，再把读到的内容带回讨论中。

从读懂文献到提出解决方案

文献给出了许多已有思路，也带来了更多陌生概念。同学们需要弄清楚，一种方法解决了什么问题，又是在什么条件下成立，才能判断它能否用于自己的设计。

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。从资料里找到答案只是开始，把依据讲给伙伴听，才能让一个人的阅读变成团队共同理解的知识。

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。已有装备怎样安排功能、不同环节如何配合，让同学们得以对照自己的疑问，继续理解机械设计中的实际要求。

团队成员参观工博会

随着了解加深，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。这也意味着，设计不能只考虑某一个机构，还需要把定位、加载、观察与分析衔接起来。

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，都需要放在同一个流程中讨论。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时，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。

装置三维模型图

在分工协作中完成整机设计、申请专利

首先遇到的是布局问题。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。

这些问题无法只靠增加一个部件或调整一处尺寸来解决。每提出一种想法，同学们都需要继续考虑它对其他环节的影响，设计也就在反复比较中逐步深入。

定位与驱动又带来了新的问题。面对微小试样，怎样让压头更快、更准确地找到目标？快速接近所需的大行程，又该如何与精细加载所需的高精度相兼顾？不同环节相互牵动，团队需要回到整体目标中，重新考虑各自的修改。

围绕这些问题，成员们各自承担具体任务。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进行配合调试，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。

各自的任务有了边界，讨论却不能止于分工。结构布局调整后，驱动部件的安装与运动是否会受到影响？图像分析中的疑问，又需要从数据采集环节了解哪些情况？同学们在共同检查模型、核对数据与讨论方案的过程中，学着把自己的工作讲清楚，也从伙伴负责的环节出发，重新审视自己的设计。经过持续攻关与多轮优化，团队逐步完成整机设计，并围绕相关技术申请发明专利和实用新型专利。

团队成员共同研究项目方案

带着尚未答完的问题持续向前

当团队需要向外界介绍这份设计时，新的考验又出现了。熟悉自己的工作，并不意味着能够把它讲清楚。准备比赛的过程，促使同学们重新梳理方案的来由、选择的依据与尚待完善的地方。

赛场上的交流让团队再次回到设计本身。哪些内容已经能够说明，哪些问题还需要继续研究，都需要认真区分。共同准备的过程，也让成员们走出各自的分工，更深刻地理解同伴的工作。带着这些认识，他们开始思考接下来的学习与研究。

团队成员共同修改SolidWorks模型

       如今，团队成员也在为各自的下一阶段做准备：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。项目中的经历，让大家对继续学习有了更具体的期待，也更清楚自己还有哪些知识需要补充。

       升学安排各有进度，而那条新闻带来的好奇，已经变成了一连串能够沿着专业继续探究的问题。接下来，团队将继续围绕装置设计与图像—曲线关联分析完善已有工作。面对新的问题，团队将延续共同查阅资料、比较思路和讨论修改的方式，让不同方向的学习相互补充，同时让这份从好奇开始的探索在新的学习阶段持续向前，探求纳米世界那些未知谜题。

通讯员 孙小哈 记者 刘时玉

学校供图