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微型机械前景看好

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    要了解微型机械,首先要弄清它的核心技术??微米/纳米技术。
    
    自微电子技术问世以来,人们不断追求越来越完善的微小尺度结构的装置,这使得科学技术向微小领域发展,由毫米级、微米级继而涉足纳米级,人们把这个领域的技术称为微米/纳米技术。它是指微米级到纳米级的材料、设计、制造、测量、控制和应用技术。 20世纪末期以来,微米/纳米技术已成为现代科技研究的前沿,成为世界各先进国家科技竞争的高峰之一。
    
    微米/纳米技术应用在机械制造业,便有了微型机械。在微型机械这个机械“小人国”里,依其尺寸划分,1~10毫米的为小型机械;1微米~1毫米的为微型机械;1纳米~1微米的为纳米机械。而微型机械是泛指,是集微机构、微传感器、微驱动器、微执行器和微控制器为一体的微机电系统(M EM S)。其研究涉及微电子、材料、物理、化学、生物、机械等诸多学科领域。
    
    课题组的专家们十分看好微型机械的应用前景,认为它可以应用于生物医学、航空航天、军事、工业、农业、交通以及家庭等各个领域。专家们举例说,比如细胞操作、精细外科手术、排除人体血管的血栓、定位定量施药;微卫星中的微惯导装置、微型仪表;狭窄空间及特殊工况下的维修微机器人;农业基因工程;汽车自动驾驶及安全保障系统;袖珍式通信和计算设备等。
    
    微机电系统的出现引起了世界各国科学界、产业界和政府部门的高度重视。经过短短几年的时间,它已成为世界瞩目的重大科技领域之一。
    
    美、日等发达国家为了争夺21世纪的高技术市场,以较大的投入从事微机电系统的研究与开发。美国平均每年用于这项研究开发的经费约1.25亿美元,日本为1.1亿美元。近年来,世界范围内开发的微机电系统产品已开始投放市场。据不完全统计,全球采用微机电系统生产的产品中,光开关占21%,压力感测器占25%,惯性感测器占20%,流体调节与控制占19%。2000年,微机电系统产品市场为10亿美元,预计21世纪将形成每年上百亿美元的产业。
    
    专家们特别介绍说,微机电系统不是宏观机械的微小化,因为机械小到一定的程度原有的理论和技术就不适用了。微机电系统研究的目标在于通过机电系统的微型化、集成化来探索新原理、新功能元件和新微系统,实现大尺寸机电系统所不能实现的功能。
    
    “九五”期间,我国有关部门投入了一定经费支持微机电系统的研究。通过微齿轮、微泵、微电机、微型飞机和微型陀螺等的研究,在微机电系统领域取得了突出进展。在基础理论方面,开展了微运动学、微动力学、微摩擦学、微流体力学等研究,提出和发展了由于尺度效应而产生的微机械学。如在研究中发现,有的宏观脆性材料在纳米尺度时具有很强的塑性;流体在微管流动中,液体的表面张力和对管壁的附着力已不可忽略;在纳米加工及其表面质量分析中,必须考虑原子间的结合及量子效应。在材料方面,开展了微结构特性、记忆合金、新压电材料、薄膜材料等的制备和应用研究。在工艺方面,创造性地发展了微细电火花加工、硅微半导体工艺、深层刻蚀等微细加工工艺,以及扫描隧道、原子力显微镜等纳米测量技术。在元器件加工和系统方面,重点研究开发了微电机、微泵、微传感器、微阀、微光开关、生物微操作系统、微型光谱仪等,部分成果已达到了国际先进水平。
    
    如今,微机电系统技术已开始在我国的社会生活中发挥作用,如微操作机器人已开始用于生物工程中的细胞分割、显微手术和生物芯片的制造工艺中;微传感器已经用于飞行器的加速度、压力等参数的实时测量;纳米薄膜润滑技术已用于“长征三号”火箭和计算机硬盘的制造工艺上。可以预见,微机电系统技术将在21世纪我国国防、航天航空、信息工程、医疗卫生和生物工程等重要领域发挥巨大的作用。
    
    如同20世纪微电子带来信息革命一样,微机电系统在21世纪将发展成为庞大的高新技术产业,极大地改变人类的生产和生活方式。
责任编辑: 整理时间:2006-12-25 9:56:47
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