1994年，丁衡高院士首次提出微米納米技術(shù)概念，全力倡導(dǎo)開(kāi)展這項(xiàng)事關(guān)國(guó)家安全、國(guó)民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展的基礎(chǔ)性、前瞻性、戰(zhàn)略性高技術(shù)研究，至今已過(guò)去30年。30年來(lái)，我國(guó)微米納米技術(shù)快速發(fā)展，在基礎(chǔ)研究、技術(shù)開(kāi)發(fā)、產(chǎn)業(yè)發(fā)展等方面取得了令人矚目的成就，部分領(lǐng)域已走在國(guó)際前列，呈現(xiàn)出良好的發(fā)展態(tài)勢(shì)。

飲水思源，丁衡高院士作為這一新興技術(shù)研究的倡導(dǎo)者、開(kāi)拓者和參與者，為30年來(lái)我國(guó)微米納米技術(shù)的進(jìn)步和發(fā)展做出了不可磨滅的開(kāi)創(chuàng)性貢獻(xiàn)。

丁衡高院士創(chuàng)造性地提出了微米納米技術(shù)概念。20世紀(jì)90年代初，微機(jī)電系統(tǒng)技術(shù)在國(guó)際上開(kāi)始嶄露頭角，我國(guó)MEMS技術(shù)研究則剛零星起步。另一方面，國(guó)際上納米技術(shù)始見(jiàn)端倪，以原子力儀為代表的新技術(shù)為人類觀察和操縱原子層面提供了有力手段，我國(guó)納米技術(shù)方面的研究還大多集中在納米材料和納米表征方面，而納米器件則鮮有研究。在此關(guān)鍵時(shí)刻，丁衡高院士以其戰(zhàn)略科學(xué)家的敏銳思維和遠(yuǎn)見(jiàn)，創(chuàng)造性地提出了微米納米技術(shù)概念。他認(rèn)為，人類社會(huì)在改造自然方面，已從宏觀層次進(jìn)入微米層次，進(jìn)而發(fā)展到納米層次，由此產(chǎn)生的微米納米技術(shù)必將迎來(lái)快速發(fā)展時(shí)期，我國(guó)應(yīng)及早開(kāi)展這方面的研究工作，并強(qiáng)調(diào)，微米技術(shù)與納米技術(shù)應(yīng)統(tǒng)籌融合發(fā)展。他指出，納米技術(shù)是用單個(gè)原子或分子來(lái)構(gòu)造特定功能產(chǎn)品的科學(xué)技術(shù)，它將開(kāi)發(fā)物質(zhì)的信息資源與結(jié)構(gòu)潛力，使單位體積的物質(zhì)儲(chǔ)存和處理信息能力實(shí)現(xiàn)飛躍，從而導(dǎo)致人類認(rèn)識(shí)世界、改造世界的能力發(fā)生重大突破；納米技術(shù)將成為微米技術(shù)拓展認(rèn)識(shí)事物的窗口，而微米技術(shù)可以作為工具來(lái)訪問(wèn)和分析納尺度世界，集成應(yīng)用在微納系統(tǒng)中。他進(jìn)一步解釋說(shuō)，微米納米技術(shù)這個(gè)提法，既考慮到以微機(jī)電系統(tǒng)為代表的微米技術(shù)已取得進(jìn)展的現(xiàn)實(shí)性，又著眼于剛剛起步的納米技術(shù)的前瞻性、基礎(chǔ)性，這樣就能科學(xué)地將 Top down和Bottom up兩類技術(shù)發(fā)展路徑貫穿在我國(guó)微米納米技術(shù)發(fā)展戰(zhàn)略中。微米納米技術(shù)這一概念的提出，在當(dāng)時(shí)（20世紀(jì)90年代初）不僅很快統(tǒng)一了國(guó)內(nèi)學(xué)術(shù)界的認(rèn)識(shí)，而且促進(jìn)了本學(xué)科的發(fā)展。這一概念也得到了國(guó)際同行的廣泛認(rèn)同。

丁衡高院士?jī)A力推動(dòng)將我國(guó)微米納米技術(shù)上升到國(guó)家戰(zhàn)略高技術(shù)層面。為了更好地推動(dòng)國(guó)內(nèi)微米納米技術(shù)這門新興學(xué)科的發(fā)展和及早應(yīng)用到軍事技術(shù)中，丁衡高院士于1994年11月2日，給中央領(lǐng)導(dǎo)同志寫信并呈送所著《面向21世紀(jì)的軍民兩用技術(shù)微米納米技術(shù)》，他的關(guān)于在國(guó)家層面盡早開(kāi)展微米納米技術(shù)及相關(guān)學(xué)科研究工作的建議，得到中央的高度重視與充分肯定，國(guó)務(wù)院主要領(lǐng)導(dǎo)和分管科技工作的副總理批示支持開(kāi)展研究、跟蹤和應(yīng)用。次年，為促進(jìn)微米納米技術(shù)領(lǐng)域的學(xué)術(shù)交流和技術(shù)協(xié)作，他在軍口成立了國(guó)內(nèi)首個(gè)微米納米技術(shù)專家咨詢組，指導(dǎo)建立國(guó)內(nèi)首個(gè)微米納米技術(shù)國(guó)防科技重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，并倡導(dǎo)成立了中國(guó)微米納米技術(shù)學(xué)會(huì)，我國(guó)微米納米技術(shù)研究藉此進(jìn)入蓬勃發(fā)展的新階段。

2000年1月26日，他與清華大學(xué)時(shí)任精密儀器系主任周兆英教授一起再次致書中央，力陳加速開(kāi)展我國(guó)微米納米技術(shù)，尤其是MEMS技術(shù)研究的重要性和緊迫性。在中央領(lǐng)導(dǎo)的重視和支持下，國(guó)家科技部于當(dāng)年成立了國(guó)家863計(jì)劃微機(jī)電系統(tǒng)技術(shù)發(fā)展戰(zhàn)略研究專家組，年近七旬的丁衡高院士受邀掛帥擔(dān)任組長(zhǎng)。在他主持下，專家組提出了發(fā)展高技術(shù)、促進(jìn)產(chǎn)業(yè)化在世界高技術(shù)領(lǐng)域占有一席之地的我國(guó)MEMS發(fā)展戰(zhàn)略指導(dǎo)思想和需求牽引、技術(shù)推動(dòng)、重點(diǎn)突破的發(fā)展方針。專家組同志用一年的時(shí)間圓滿完成了發(fā)展戰(zhàn)略研究工作，制定了我國(guó)MEMS研究發(fā)展戰(zhàn)略綱要，提出了切合實(shí)際的發(fā)展戰(zhàn)略與技術(shù)途徑，特別強(qiáng)調(diào)了以慣性、信息和生物三大技術(shù)方向?yàn)橹鞴ツ繕?biāo)，加強(qiáng)相關(guān)基礎(chǔ)能力建設(shè)，包括MEMS加工、封裝測(cè)試等，還提出建立以微系統(tǒng)應(yīng)用為牽引、以批生產(chǎn)的廠家為主體、以市場(chǎng)為導(dǎo)向、產(chǎn)學(xué)研相結(jié)合的微米納米技術(shù)創(chuàng)新體系。這些工作極大地推動(dòng)了我國(guó)微米納米技術(shù)的研究、開(kāi)發(fā)和產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程。

丁衡高院士提出以高性能微慣性器件為重點(diǎn)的我國(guó)MEMS發(fā)展戰(zhàn)略。微米納米技術(shù)是由相關(guān)專業(yè)、學(xué)科與先進(jìn)工程技術(shù)相結(jié)合，基礎(chǔ)研究與應(yīng)用探索研究緊密聯(lián)系的新興尖端科學(xué)技術(shù)；它不僅涵蓋信息、材料、生物、醫(yī)療等領(lǐng)域，還涉及如制造學(xué)、顯微學(xué)、物理學(xué)、化學(xué)等學(xué)科；其研究?jī)?nèi)容包括材料結(jié)構(gòu)與性能研究、功能開(kāi)發(fā)應(yīng)用研究等，十分廣泛。究竟選擇什么研究方向和目標(biāo)作為我們的首選、突破口和重點(diǎn)，是我國(guó)微米納米技術(shù)工作者急需回答的問(wèn)題。對(duì)此，在20世紀(jì)90年代初，丁衡高院士預(yù)見(jiàn)到微米納米技術(shù)對(duì)慣性技術(shù)將帶來(lái)顛覆性影響，提出九五十五期間要把高端微慣性器件研制作為發(fā)展我國(guó)軍用微米納米技術(shù)的重點(diǎn)和突破口，圍繞微型慣性測(cè)量組合（MIMU）等相關(guān)技術(shù)開(kāi)展攻關(guān)；十一五期間，他又指出要在高端微慣性器件走向應(yīng)用的同時(shí)，對(duì)射頻微機(jī)電系統(tǒng)（RF MEMS）技術(shù)及微能源技術(shù)要予以充分重視。他指出，基礎(chǔ)研究中的概念、建模分析，尤其是關(guān)鍵共性的技術(shù)實(shí)現(xiàn)手段，包括加工工藝、測(cè)試與封裝等研究是MEMS技術(shù)研究開(kāi)發(fā)的重點(diǎn)。他還對(duì)MEMS的應(yīng)用途徑和長(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展問(wèn)題進(jìn)行了深入探索，強(qiáng)調(diào)：研制MEMS器件需要標(biāo)準(zhǔn)工藝；研制不同MEMS器件需要開(kāi)發(fā)特殊工藝；專用集成電路（ASIC）和MEMS集成很重要，要使MEMS器件具備自檢測(cè)、自標(biāo)定和自補(bǔ)償功能；圓片級(jí)封裝是MEMS封裝的發(fā)展趨勢(shì)；MEMS只有做到微納結(jié)合才有生命力等。正是由于他的高瞻遠(yuǎn)矚，我國(guó)微米納米技術(shù)研究尤其是MEMS技術(shù)領(lǐng)域從一開(kāi)始就戰(zhàn)略清晰、方向正確、目標(biāo)明確，不僅建立和完善了良好的研究環(huán)境與加工平臺(tái)，還為后續(xù)穩(wěn)定快速發(fā)展奠定了基礎(chǔ)。

近年來(lái)，丁衡高院士與慣性技術(shù)界有關(guān)同志回顧了我國(guó)慣性MEMS的發(fā)展歷程與成就，分析了國(guó)內(nèi)外慣性MEMS技術(shù)的快速發(fā)展?fàn)顩r及成功典型應(yīng)用情況，并以國(guó)內(nèi)企業(yè)將6軸集成MIMU應(yīng)用于智能輔助駕駛，在車載定位這個(gè)細(xì)分賽道走在國(guó)際前列為例，總結(jié)了發(fā)展慣性MEMS的若干經(jīng)驗(yàn)：把高性能慣性MEMS作為發(fā)展軍用微米納米技術(shù)重點(diǎn)的戰(zhàn)略是正確的；慣性MEMS的顛覆性主要體現(xiàn)在創(chuàng)新應(yīng)用上，不僅大大推動(dòng)了傳統(tǒng)裝備的制導(dǎo)化和智能化水平，還催生了大量新裝備和新產(chǎn)品；高性能慣性MEMS的大批量推廣應(yīng)用是依靠持續(xù)的技術(shù)突破和敢為天下先的創(chuàng)新精神。他還為慣性MEMS的發(fā)展指明了方向，即集成化、智能化、高效率。

丁衡高院士悉心指導(dǎo)我國(guó)微系統(tǒng)技術(shù)及微納器件研究和應(yīng)用。他始終置身于科研實(shí)踐一線，指導(dǎo)、參與許多具體項(xiàng)目、課題的設(shè)計(jì)、研究和實(shí)驗(yàn)。例如，在微陀螺儀、微加速度計(jì)、MIMU、微慣性/衛(wèi)星組合導(dǎo)航系統(tǒng)等關(guān)鍵技術(shù)攻關(guān)，以及微納結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、高精度體硅深刻蝕、ASIC電路、誤差自補(bǔ)償、深組合導(dǎo)航算法等核心技術(shù)突破中均對(duì)相應(yīng)的研發(fā)團(tuán)隊(duì)給予了具體指導(dǎo)，成效顯著。

指導(dǎo)研制的MIMU系列化產(chǎn)品，體積、功耗相比傳統(tǒng)器件均降低1個(gè)數(shù)量級(jí)以上，在航空炸彈、巡航導(dǎo)彈、遠(yuǎn)程轟炸機(jī)、反坦克彈等型號(hào)任務(wù)中獲得成功應(yīng)用；指導(dǎo)研制的抗高過(guò)載MEMS加速度計(jì)已在侵徹彈藥中成功列裝，打破了國(guó)外禁運(yùn)，使我國(guó)智能引信技術(shù)達(dá)到世界先進(jìn)水平。

他最早提出開(kāi)展基于MEMS的微納衛(wèi)星技術(shù)研究。在他指導(dǎo)下，清華大學(xué)突破了基于MEMS的空間姿態(tài)測(cè)量新原理、新方法，研制了具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的系列微型化姿態(tài)傳感器，精度達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平；清華大學(xué)、浙江大學(xué)分別于2004年4月和2010年9月成功研制國(guó)內(nèi)首顆納衛(wèi)星和皮衛(wèi)星，它們分別是當(dāng)時(shí)世界上成功在軌運(yùn)行的最小的納衛(wèi)星和皮衛(wèi)星。

指導(dǎo)研制的MEMS微型光譜儀，已形成戰(zhàn)場(chǎng)急救快速檢測(cè)、深海石油井下在線檢測(cè)等原創(chuàng)性核心裝備，填補(bǔ)了國(guó)內(nèi)外空白；指導(dǎo)研發(fā)和標(biāo)定的世界首臺(tái)套流體壁面剪應(yīng)力測(cè)試儀，解決了大型客機(jī)氣動(dòng)和潛艇水動(dòng)減阻優(yōu)化設(shè)計(jì)等重大工程問(wèn)題。

丁衡高院士一貫強(qiáng)調(diào)微納融合是MEMS創(chuàng)新發(fā)展的關(guān)鍵，鼓勵(lì)青年學(xué)者開(kāi)展前沿基礎(chǔ)研究，并就具體科研問(wèn)題進(jìn)行深入探討。2008年，他指導(dǎo)的博士后在國(guó)際上首次發(fā)現(xiàn)了納電極陣極化帶效應(yīng)。對(duì)此，丁衡高院士科學(xué)地提出：微納電極陣產(chǎn)生的極化帶電場(chǎng)，是特定條件下的微納結(jié)構(gòu)效應(yīng)；從熱力學(xué)的觀點(diǎn)看，結(jié)構(gòu)效應(yīng)在這里顯現(xiàn)為系統(tǒng)負(fù)熵，是輸入能量中可利用的有效能量；構(gòu)建結(jié)構(gòu)效應(yīng)與負(fù)熵之間的理論關(guān)系，通過(guò)負(fù)熵的理論從熱力學(xué)的角度思考高效微納系統(tǒng)設(shè)計(jì)問(wèn)題意義重大。在本文集《微納電極陣等離子體微系統(tǒng)》一文中的四點(diǎn)啟示，對(duì)微系統(tǒng)的研究與發(fā)展具有普遍指導(dǎo)意義。

丁衡高院士高度重視我國(guó)微米納米技術(shù)創(chuàng)新人才培養(yǎng)。他受聘作為清華大學(xué)兼職教授、博士生導(dǎo)師二十年整（從1987年至2006年），培養(yǎng)了多名博士研究生和博士后。清華大學(xué)評(píng)價(jià)他充分運(yùn)用個(gè)人多年的研究成果和實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，對(duì)學(xué)�？蒲蟹较虻倪x擇、技術(shù)攻關(guān)的指導(dǎo)和研究生的培養(yǎng)等方面都發(fā)揮了很大作用，表現(xiàn)出他具有堅(jiān)實(shí)的學(xué)科專業(yè)知識(shí)、豐富的工程實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)和高水平的研究能力。他還是東南大學(xué)（1997年）、南京航空航天大學(xué)（2004年）、西北工業(yè)大學(xué)（2006年）、重慶大學(xué)（2014年）等學(xué)校的名譽(yù)教授，上海交通大學(xué)微納科學(xué)技術(shù)研究院名譽(yù)院長(zhǎng)（2002年至2010年）,傳感技術(shù)聯(lián)合國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室學(xué)術(shù)委員會(huì)主任（2003年至2008年），新型微納器件與系統(tǒng)技術(shù)國(guó)防實(shí)驗(yàn)室學(xué)術(shù)委員會(huì)主任（2008年至2015年）。他重視發(fā)揮青年科技工作者的作用，鼓勵(lì)創(chuàng)新，扎實(shí)開(kāi)展原創(chuàng)性基礎(chǔ)研究，提出在研究計(jì)劃中專門設(shè)立青年微米納米研究基金，以年輕博士為支持主體，開(kāi)展研究工作。他幾乎深入我國(guó)每個(gè)微米納米技術(shù)主要研究機(jī)構(gòu)進(jìn)行調(diào)查研究，發(fā)掘人才。在他的鼓勵(lì)與指導(dǎo)下，一大批年輕的科研工作者銳意創(chuàng)新，脫穎而出，多數(shù)已成為我國(guó)微米納米技術(shù)研究和產(chǎn)業(yè)發(fā)展的中堅(jiān)力量及國(guó)家級(jí)科技領(lǐng)軍人才。

值此開(kāi)展我國(guó)微米納米技術(shù)研究30周年之際，為了充分展示丁衡高院士在我國(guó)微米納米技術(shù)發(fā)展歷程中所做的努力和貢獻(xiàn)，傳承和發(fā)揚(yáng)他一貫的科學(xué)精神、創(chuàng)新思維和嚴(yán)謹(jǐn)作風(fēng)，中國(guó)微米納米技術(shù)學(xué)會(huì)組織出版《丁衡高院士微米納米技術(shù)文集》。本書整體上按照發(fā)展戰(zhàn)略研究、科學(xué)技術(shù)綜述、科學(xué)技術(shù)研究這三類題材，收集了丁衡高院士已公開(kāi)發(fā)表的關(guān)于微米納米技術(shù)領(lǐng)域的講話致辭、學(xué)術(shù)報(bào)告和科技論文共36篇，以饗讀者。

中國(guó)微米納米技術(shù)學(xué)會(huì)

2024年6月