微型机器人系统的组成原理

微型机械的研究以其潜在的广泛应用前景正在世界各国迅速展开.目前国内外有关研究大多集中在单元技术如微型驱动器的研制、微机械加工工艺研究等.随着这些单元技术的发展,有关微机械系统组成的研究就摆在了人们的面前,而最终要研制和开发出具有实用价值的微机械系统,首先就必须对这一问题进行深入、系统的研究.微型机器人是可编程通用微型机械或微动机械,作为一个完整的微机械系统,它基本上包含了现今有关微机械研究的各个领域,因此,通过分析微型机器人的特点,我们可以弄清微型     

神奇莫测的微型产品

美国麻省理工学院电机工程师最近研制的微型机器人,能借助自身动力从一个地方飞行到另一个地方,很像一只仅有10英寸大小的甲虫。科学家预言:21世纪将是毫微技术显身手的时代。毫微技术的发展与应用使人们开发与研制出一批批高科技微型产品,这些微型产品不但在民用,而且在军事上都发挥着特殊而神奇的作用。     

未来的外科医生

未来的外科医生把一艘装有极其微小机组人员的微型潜艇注入人体的血液。并输送到人体的内部来完成一项难以置信的任务──实行精细的外科手术。这听起来好象是１９６６年美国科幻片“奇异的航行”的剧情。但这令人惊奇的一幕将成为科学事实。日本的研究人员正在设计一种微...     

纳米摩擦学研究进展与存在问题

90年代国际上兴起的纳米科学技术被认为是面向21世纪的新科技,它是在0.1～100nm尺度上研究自然界现象中原子、分子行为与规律,以期在深化对客观世界认识的基础上,实现直接由人类按需要排布原子,制造出性能独特的产品.纳米科技的出现无疑是现代科学的重大突破,将深刻影响国民经济的未来发展,并由此派生出一系列的新学科。纳米摩擦学就是其中重要的分支。在纳米科技中,当前人们普遍关心和急需解决的理论与实践问题主要有:微材料特性、微观摩擦、磨损和润滑、微系统优化设计理论以及纳米级结构和制造工艺等。 现代机械科学的发展出现机电一体化、超精密化和微型化的趋势,许多高新技术装置如微电子设备、微型机器人、生物医疗器械和精密测试仪器等的摩擦副间隙常处于纳米量级。微型机械中因受到尺寸效应的影响,使表面粘着力、摩擦力和润滑膜粘滞力相对于传统机械中的体积力而言显得非常突出,微摩擦磨损和纳米薄膜润滑已成为关键问题,因此纳米摩擦学对现代机械的发展具有重要意义。     

花药单倍体小麦中微型小孢子的DNA合成

花药单倍体小麦(Triticum aestivum L.)由于花粉母细胞只有21条染色体(n=21),每条染色体都没有同源对象,所以减数分裂不正常,结果形成的小孢子大小不等,其中有一部分特小的小孢子只有少数几条染色体,我们称之为微型小孢子(mini-microspore),并曾认为它在细胞工程上和理论研究上可能有一定用途。微型小孢子是一种微小的细胞,最近几年其他作者对用不同方法获得的植物微细胞在细胞工程中的可能用途也做了一些探索。有的作者研究了动物微细胞的DNA合成情况,为了研究微型小孢子的细胞生物学特点,探索它     

我所看到的中国大地构造学的发展方向

大地构造学是研究地壳构造及其发展规律的科学。它是一门综合性的地质科学,不仅富有理论上的意义,帮助我们了解地球的演化,而且富有实际上的意义,帮助我们了解矿产资源的分布规律。大地构造学就内容来讲,包括构造地质学、区域大地构造学和普通大地构造学。构造地质学是研究岩石形变的科学,也可叫作形态大地构造学,它是研究大地构造的基础。     

科学的发展:从古代的中国到现在

整个科学的发展与全人类的文化是分不开的,在西方是这样,在中国也是如此。可是科学的发展在西方与中国并不完全一样。在西方,尤其是如果把希腊文化也算作西方文化的话,可以说,近代西方科学的发展和古希腊有更密切的联系。在古希腊时也和现代的想法基本相似,即觉得要了解宇宙的构造,就要追问最后的元素是什么。大的物质是由小的元素构造,小的元素是由更小的粒子构造,所以是从大到小,小到更小。这个观念是希腊时就有的     

纳能源技术应用及展望

随着社会的发展,世界能源消耗的增长与资源匮乏之间的矛盾日趋尖锐,因此传统能源利用技术的革新成为备受关注的问题。纳能源技术是采用纳米材料、纳微加工等高新技术手段发展出来的一种全新的能源技术,其有可能完全突破传统的宏观尺度能源系统(如内燃机等)所面临的低能效、高污染、大体积等一系列难以克服的原理性技术困难。上海大学纳微能源研究所作为一个多学科交叉平台,利用其交叉学科的优势,提出纳米尺度热机的概念,将微机电系统(microelectromechanical systems, MEMS)技术制备的传统微型热电器件与催化燃烧相结合,在纳米尺度下催化剂将化学能高效地转化为热能,形成局部温度差,再结合热电器件,在提高催化剂活性和稳定性的同时能够将所得热能转化为电能,实现其在微型电源领域的应用。     

纳能源技术应用及展望

随着社会的发展,世界能源消耗的增长与资源匮乏之间的矛盾日趋尖锐,因此传统能源利用技术的革新成为备受关注的问题。纳能源技术是采用纳米材料、纳微加工等高新技术手段发展出来的一种全新的能源技术,其有可能完全突破传统的宏观尺度能源系统(如内燃机等)所面临的低能效、高污染、大体积等一系列难以克服的原理性技术困难。上海大学纳微能源研究所作为一个多学科交叉平台,利用其交叉学科的优势,提出纳米尺度热机的概念,将微机电系统(microelectromechanicalsystems,MEMS)技术制备的传统微型热电器件与催化燃烧相结合,在纳米尺度下催化剂将化学能高效地转化为热能,形成局部温度差,再结合热电器件,在提高催化剂活性和稳定性的同时能够将所得热能转化为电能,实现其在微型电源领域的应用。     

超高品质因子片上微腔光子学研究进展

光学微腔能够同时在空间和时间维度上约束光场,从而增强光与物质相互作用,被广泛用于基础光物理和光子学应用研究.其中,回音壁光学微腔具有超高的品质因子和很小的模式体积,是当前微腔研究的学术前沿.随着光学材料微纳加工和半导体芯片制备工艺的发展,超高品质因子回音壁光学微腔研究的重要趋势之一是片上集成化.例如,超高品质因子片上光学微腔已经在光子学芯片、集成光计算、片上光互联、光学精密测量等众多领域发挥着重要作用.本文重点介绍了片上回音壁光学微腔在微型激光器、非线性光学、集成光子学回路和高灵敏光学传感等研究中的基本原理、发展历程和最新进展;进一步展望了超高品质因子片上微腔光子学未来研究的发展方向.     

编者按

在过去的20年间, 微米和纳米尺度上表面结构的微加工或图案化及其相关性质的研究逐步成为热点问题. 许多现代技术发展的机会都来源于新型微观结构的成功构造或现有结构的小型化. 在集成电路、信息存储器件、微机电系统、小型传感器、微液流器件、生物器件和微型光学元件等领域中, 更快响应速度、更廉价成本、更低能耗和更优性能的实现就是得益于迅速发展起来的微加工或图案化技术. 与此同时, 微加工技术的持续发展也为微观和介观范围内所发生的物理、化学和生物现象的研究提供了契机. 在所有的纳微有序结构或表面图案结构的应用中, 构筑方法对于实现结构的最终应用是最为重要的前提条件. 而随着对有序结构材料的性能及图案化尺寸、精度等要求的提高, 在前人工作的基础上, 人们不断加以改进和拓展, 研发了一系列新的方法. “聚合物有序微结构组装”专题以评述的形式对近年来与此相关的新技术和新成果予以简要介绍.     

面向靶向医疗的微纳米机器人

微纳米机器人指的是尺度在微纳米级别(几纳米至几百微米)的微型机器人,其能够将磁能、光能、声能或其他形式的能量转化为机械运动,具备能完成更高效、更精确局部诊断和靶向治疗的潜在功能,在生物医学领域有广阔的应用前景。文章详细介绍了微纳米机器人的制备方法,阐述了相关驱动手段,总结了其在靶向医疗应用方面的研究进展,并讨论了其在活体应用时面临的挑战以及未来的发展方向。     

工程微型机械

工程微型机械滇川编译电子制造工艺能在一块集成电路上产生一个数据存储装置或者一个化工厂．电子工业的发展依赖于其每１８个月在一块集成电路上使晶体管数翻一番的能力，这一趋势驱动着电子工业发生急剧变革。在不大于一张邮票的面积上制信上百万个微元件已经开始促成新...     

面向靶向医疗的微纳米机器人

微纳米机器人指的是尺度在微纳米级别(几纳米至几百微米)的微型机器人，其能够将磁能、光能、声能或其他形式的能量转化为机械运动，具备能完成更高效、更精确局部诊断和靶向治疗的潜在功能，在生物医学领域有广阔的应用前景。文章详细介绍了微纳米机器人的制备方法，阐述了相关驱动手段，总结了其在靶向医疗应用方面的研究进展，并讨论了其在活体应用时面临的挑战以及未来的发展方向。     

五花八门的微型武器

未来武器逐渐向小型、多能、威力大的方向上发展。目前世界各国微型武器的发展研制主要有以下几种:微型导弹目前,美军正在研制"蝎子"、"长钉"和"狮鹫"3种微型导弹。其中"蝎子"导弹重约16千克,长约54厘米,直径约10厘米,能装备7.7千克的弹头,最远射程约19千米,打击精     

比发丝还细的微型链条

美国科学家最近研制出一种比发丝还细的硅链环组成的自行车链条 ,它能像常规尺寸的链条一样运转。这种微型链条有朝一日可用于驱动微型装置。这条由 50个硅链环组成的微型链条是由美国国立桑迪亚实验室的一位专家设计的 ,并申请了专利。每两个微型链环的中心只相距 50微米 ,每个链环都可以与邻近链环呈 52度角并朝任意方向旋转 ,支撑结构不会受到破坏。科学家们指出 ,这种灵活性使得链条驱动的多个齿轮无需排成一条直线。可以想象 ,这种齿轮和链条系统完全可以取代目前需要使用微机电系统电动机驱动的多个传动轮。然而 ,这种链条可以使许多…     

作用非凡的微型武器

微型武器的登台亮相,开创了“小鱼吃大鱼”的全新格局,对未来战争将产生革命性的变化。微型武器是20世纪90年代才发展起来的又一类新概念武器,是借助于微米、纳米、微机电技术脱颖而出的光机电一体化的高科技结晶。尽管微型武器问世的时间并不长,但发展极为迅速,尤其在微型飞行器、微型(军用)机器人、微型侦察传感器等领域里更是锋芒毕露,跃跃欲试。     

未来的家用微型机器人

随着微型电脑技术的发展,西方童话中描述的可听人差遣的小精灵将成为现实。当前,世界上微型机器人技术在工业领域已得到广泛应用,但从体积微小这一特征来说,微型机器人在人们的日常生活中也将发挥越来越大的作用。由此,科学家们目前更着眼于研究如何将社会服务性机器人和微型机械巧妙结合,开发出应用于日常生活服务的产品。下面是几种正在开发的家用微型机器人新技术。     

微结构和尺寸约束下多晶硅微机械构件拉伸强度的尺寸效应

微型机电系统(MEMS)是面向21世纪的关键技术, 微型机械的设计与制造在很大程度上取决于材料问题的解决. 影响微型机械装置功能和可靠性的薄膜材料力学性能需要精确的评价. 利用电磁力驱动, 设计了一种微拉伸装置, 从而精确地测定了长度为100～660 μm, 宽度为20～200 μm, 厚度为 2.4 μm的多晶硅薄膜的力学性能. 结果表明, 测得的平均弹性模量为(164±1.2) GPa, 与理论计算值相当. 平均拉伸强度为(1.36±0.14) GPa, 其Weibull分布参量为10.4～11.7. 统计分析表明, 由于微结构和尺寸的约束使得多晶硅薄膜的拉伸强度表现出对微构件长度、表面积和体积的尺寸效应. 拉伸强度随表面积与体积之比值增加而增加, 这一比值可作为尺寸效应的控制参量. 测试数据解释了微构件力学性能参量的离散性, 并可用于多晶硅微机械的可靠性设计. 最后, 提出了应变设计准则, 允许应变为0.0057.     

历史

<正>1958年9月10日,美国物理学家基尔比发明了集成电路。集成电路是一种微型电子器件或部件,是采用一定的工艺,把一个电路中所需的晶体管、二极管、电阻、电容和电感等元件及布线互连在一起,制作在一小块或几小块半导体晶片或介质基片上,然后封装在一个管壳内,成为具有所需电路功能的微型结构。其中所有元件在结构上已组成一个整体,使电子元件向着微小型化、低功耗、智能化和和高可靠性方面迈进了一大步。在基尔比发明基于硅的集成电路的同