【正文】 的鐘表制造行業(yè)和小型精密機(jī)械工業(yè)的基礎(chǔ)上也投入了MEMS的開發(fā)工作，1992年投資為1000萬(wàn)美元；英國(guó)政府也制訂了納米科學(xué)計(jì)劃，在機(jī)械、光學(xué)、電子學(xué)等領(lǐng)域列出8個(gè)項(xiàng)目進(jìn)行研究與開發(fā)；澳大利亞將微型系統(tǒng)作為21世紀(jì)最優(yōu)先開發(fā)的項(xiàng)目；歐共體組成“多功能微系統(tǒng)研究網(wǎng)絡(luò)NEXUS”，聯(lián)合協(xié)調(diào)46個(gè)研究所的研究。為了加強(qiáng)歐洲開發(fā)MEMS的力量，一些歐洲公司已組成MEMS開發(fā)集團(tuán)。 據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，目前，全世界有600所大學(xué)、部門和私人實(shí)驗(yàn)室在從事MEMS裝置的研究。近十幾年來(lái)迅速發(fā)展起來(lái)的X射線、紫外光或電子束、離子束微刻技術(shù)以及深刻加工工藝也大大推動(dòng)了器件微型化的發(fā)展。從世界范圍看，微型機(jī)械系統(tǒng)的研究及其產(chǎn)業(yè)化發(fā)展很快，應(yīng)用范圍也從汽車、醫(yī)療領(lǐng)域逐漸向通信、機(jī)械工程、生物技術(shù)、分析和診斷技術(shù)、化學(xué)技術(shù)、制造和生產(chǎn)技術(shù)、環(huán)保技術(shù)等眾多領(lǐng)域擴(kuò)展。國(guó)內(nèi)發(fā)展現(xiàn)狀我國(guó)在科技部、國(guó)家自然基金委，教育部和總裝備部的資助下，一直在跟蹤國(guó)外的微型機(jī)械研究，積極開展MEMS的研究?，F(xiàn)有的微電子設(shè)備和同步加速器為微系統(tǒng)提供了基本條件，微細(xì)驅(qū)動(dòng)器和微型機(jī)器人的開發(fā)早已列入國(guó)家863高技術(shù)計(jì)劃及攀登計(jì)劃B中。已有近40個(gè)研究小組，取得了一些研究成果。廣東工業(yè)大學(xué)與日本筑波大學(xué)合作，開展了生物和醫(yī)用微型機(jī)器人的研究，已研制出一維、二維聯(lián)動(dòng)壓電陶瓷驅(qū)動(dòng)器，其位移范圍為10μm10μm；，目前正在研制6自由度微型機(jī)器人；長(zhǎng)春光學(xué)精密機(jī)器研究所研制出直徑為Φ3mm的壓電電機(jī)、電磁電機(jī)、微測(cè)試儀器和微操作系統(tǒng)。上海冶金研究所研制出了微電機(jī)、多晶硅梁結(jié)構(gòu)、微泵與閥。上海交通大學(xué)研制出Φ2mm的電磁電機(jī)，南開大學(xué)開展了微型機(jī)器人控制技術(shù)的研究等。 我國(guó)有很多機(jī)構(gòu)對(duì)多種微型機(jī)械加工的方法開展了相應(yīng)的研究，已奠定了一定的加工基礎(chǔ)，能進(jìn)行硅平面加工和體硅加工、微細(xì)電火花加工及立體光刻造型法加工等。 我國(guó)在微型加工技術(shù)的優(yōu)先發(fā)展領(lǐng)域是生物學(xué)、環(huán)境監(jiān)控、航空航天、工業(yè)與國(guó)防等，已建設(shè)有世界先進(jìn)水平的微型機(jī)械研究開發(fā)基地，重視微觀尺度上的新物理現(xiàn)象和新效應(yīng)的研究，增強(qiáng)微型機(jī)械的研究與開發(fā)實(shí)力，迎接二十一世紀(jì)技術(shù)與產(chǎn)業(yè)革命的挑戰(zhàn)。三、微型化技術(shù)的成就與應(yīng)用前景隨著微型機(jī)械技術(shù)的不斷發(fā)展，微小型化的趨勢(shì)正在一步步變成現(xiàn)實(shí)。目前已有大量的微型機(jī)械或微型系統(tǒng)被研究出來(lái)。例如：尖端直徑為5微米的微型鑷子可以?shī)A起一個(gè)紅血球；尺寸為7毫米7毫米2毫米的微型泵，流量可達(dá)250微升/分鐘；日本豐田公司已用微小的部件組裝成一輛只有米粒大小，能開動(dòng)的微型汽車；德國(guó)工程師制成了一架只有黃蜂大小并能升空的直升機(jī)、肉眼幾乎看不見的發(fā)動(dòng)機(jī)以及供化工行業(yè)使用的火柴盒大小的反應(yīng)器，德國(guó)還創(chuàng)造了LIGA工藝①，制成了圖113 微型機(jī)器蜘蛛懸臂梁、執(zhí)行機(jī)構(gòu)以及微型泵、微型噴嘴、濕度、流量傳感器以及多種光學(xué)器件；美國(guó)加利福尼亞大學(xué)的研究人員用微型鉸鏈、齒輪和發(fā)動(dòng)機(jī)組裝成一個(gè)螞蟻大小的人造昆蟲，可以在地上爬來(lái)爬去；美國(guó)加州理工學(xué)院在飛機(jī)翼面粘上相當(dāng)數(shù)量的1毫米的微梁，控制其彎曲角度以影響飛機(jī)的空氣動(dòng)力學(xué)特性。美國(guó)大批量生產(chǎn)的硅加速度計(jì)把微型傳感器（機(jī)械部分）和集成電路（電信號(hào)源、放大器、信號(hào)處理和正檢正電路等）一起集成在硅片上3毫米3毫米的范圍內(nèi)。米的微細(xì)軸。 ①LIGA是德文Lithographie， Galvanoforming， Abfovmung的縮寫。LIGA技術(shù)包括X射線深層光刻、 電鑄成型和塑鑄成型等三個(gè)工藝過(guò)程。運(yùn)用LIGA技術(shù)可制成有自由振動(dòng)及轉(zhuǎn)動(dòng)或具有其他動(dòng)作功能的微結(jié)構(gòu)。是目前生產(chǎn)微機(jī)械、微流體和微光學(xué)元件最有前途的微制造技術(shù)。微型機(jī)械加工技術(shù)的發(fā)展，剛剛經(jīng)歷了十幾年，就顯示出了巨大的生命力。首先，微型機(jī)械體積小、重量輕、性能可靠、堅(jiān)固耐用。美國(guó)貝爾實(shí)驗(yàn)室的研究人員曾使一個(gè)微型機(jī)械震動(dòng)了二千萬(wàn)次而沒有損壞?？茖W(xué)家解釋說(shuō)：“如果一只蒼蠅從墻上摔到地面，它不會(huì)受傷，因?yàn)樗×?。但是若換成一頭大象，那它必定會(huì)受傷?！?；其次，由于微型機(jī)械技術(shù)只能大批量制造，因此可以大幅度降低生產(chǎn)成本。例如：美國(guó)貝爾實(shí)驗(yàn)室采用微型電子機(jī)械技術(shù)制造的微型光學(xué)調(diào)制器，其芯片每塊成本只有幾美分，而過(guò)去則要花費(fèi)5000美元。微型機(jī)械產(chǎn)品將以其價(jià)格低廉和優(yōu)良性能贏得市場(chǎng)。在生物工程、化學(xué)、微分析、光學(xué)、國(guó)防、航天、工業(yè)控制、醫(yī)療、通訊及信息處理、農(nóng)業(yè)和家庭服務(wù)等領(lǐng)域有著潛在的巨大應(yīng)用前景。當(dāng)前，作為大批量生產(chǎn)的微型機(jī)械產(chǎn)品如微型壓力傳感器、微細(xì)加速度計(jì)和噴墨打印頭已經(jīng)占領(lǐng)了巨大市場(chǎng)。目前市場(chǎng)上以流體調(diào)節(jié)與控制的微機(jī)電系統(tǒng)為主，其次為壓力傳感器和慣性傳感器。1995年全球微型機(jī)械的銷售額為15億美元，到2002年，相關(guān)產(chǎn)品的產(chǎn)值已達(dá)400億美元以上。顯然微型機(jī)械及其加工技術(shù)有著巨大的市場(chǎng)和經(jīng)濟(jì)效益。 微型武器是微型化技術(shù)在軍事上的應(yīng)用。目前，許多國(guó)家正在研制像昆蟲一樣的微型武器。例如：外形、大小如同蝴蝶、蝗蟲等昆蟲的機(jī)器人武器，以及形狀像螃蟹和魚的偵察與攻擊武器等。這些模擬昆蟲的微型電子機(jī)械武器，可以深入偵察衛(wèi)星、大型偵察飛機(jī)無(wú)法進(jìn)行偵察的敵方司令部、秘密基地、兵工廠、元首辦公室等，展開神出鬼沒的偵察活動(dòng)，甚至直接攻擊目標(biāo)。目前，美國(guó)的研究機(jī)構(gòu)正積極投入將模擬昆蟲的偵察機(jī)器人武器投入實(shí)用的各項(xiàng)研究工作。如果進(jìn)展順利，5年內(nèi)可將初步設(shè)計(jì)的模擬昆蟲的偵察機(jī)器人武器用于實(shí)戰(zhàn)。微型化技術(shù)有可能在今后幾十年內(nèi)，生產(chǎn)出使制造工藝發(fā)生革命性變化的電子零部件。這將在人類社會(huì)發(fā)展史上樹起一個(gè)新的里程碑。知 識(shí) 點(diǎn) 歸 納11納米僅僅是一個(gè)長(zhǎng)度單位， 1納米＝米，本身并沒有物理內(nèi)涵。1納米大約是10個(gè)氫原子緊密排列的長(zhǎng)度。所謂“納米尺寸”是指1～100納米的范圍。11納米技術(shù)是在納米尺寸（1～100納米）范圍內(nèi)認(rèn)識(shí)和改造自然，通過(guò)直接操縱和安排分子、原子而達(dá)到創(chuàng)新的目的。 “納米技術(shù)”雖然只強(qiáng)調(diào)了長(zhǎng)度概念，但也包括時(shí)間、質(zhì)量等方面概念。11當(dāng)物質(zhì)小到納米尺度時(shí)，傳統(tǒng)的力學(xué)就無(wú)法描述它的行為，要用量子力學(xué)來(lái)描述。11在納米尺度內(nèi)，物質(zhì)存在許多奇異的性質(zhì)。由于這一層次介于微觀和宏觀之間，科學(xué)家把這一尺度范圍稱為“介觀”。11當(dāng)物質(zhì)小到納米尺度（1～100納米）以后，物質(zhì)的性能就會(huì)發(fā)生突變，出現(xiàn)出不同于常規(guī)材料的特殊性能。這種具有特殊性能構(gòu)成的材料，即為納米材料。11微型機(jī)械系統(tǒng)（MEMS）是只能批量制作，集微型機(jī)構(gòu)、微型傳感器、微型執(zhí)行器以及各種控制電路、線路、電源于一體的微型器件或系統(tǒng)。微型機(jī)械技術(shù)是納米技術(shù)的一個(gè)重要分支。目前處于實(shí)驗(yàn)研究階段。11微型機(jī)械加工技術(shù)是指制作微機(jī)械裝置的微細(xì)加工技術(shù)。微細(xì)加工對(duì)微電子工業(yè)而言就是加工尺度從微米到納米量級(jí)的制造微小型元器件或掩模圖形的先進(jìn)制造技術(shù)。 思 考 與 探 索什么是納米？什么是納米技術(shù)？ 納米科技是由一系列學(xué)科組成的學(xué)科群體，說(shuō)明納米科技的構(gòu)成以及各個(gè)學(xué)科的作用。 納米材料的特點(diǎn)是什么？納米材料具有哪些奇異性能？ 舉例說(shuō)明納米材料的應(yīng)用。闡述21世紀(jì)納米技術(shù)的重要地位。 微型機(jī)械系統(tǒng)有哪些特點(diǎn)？微型機(jī)械制造有何重要意義？ 闡述微型機(jī)械的研究現(xiàn)狀與發(fā)展前景查閱資料：21世紀(jì)納米技術(shù)的最新成果。25 / 2