纳米科学和技术的新进展(6)

原作者:[标签:作者] 添加时间:2007-07-02 原文发表:2007-07-02 人气:7

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(4)微飞行器

国外已制成多种微飞行器作为侦察传递信息之用，其中重量为kg量级者已经实际使用，如美国最近在伊拉克战争中已实际使用的两种侦察用微型飞机。微型飞机的重量在100g左右，飞机的机翼均加宽，以获得飞行时必要的升力。这类微型飞机尚在实验试制，但有希望近期投入实际使用。

更小的微飞行器因受飞行动力学限制，外形已和普通飞机不同。如美国NASA研制的微飞行器重量约50g，机翼制成圆盘状，有些像飞碟。当最小量级的微飞行器重量在10g以下时，只能仿真飞虫制成扑翼式微飞行器，如美国U C Berkeley研制的飞行蝇扑翼式微飞行器，高度不到3cm，重量仅0.1g。试飞时能在100m高的空中飞行20min。这类微飞行器存在问题较多，离实用尚有距离。

(5)小型、微型和纳米卫星

人造卫星是微机电系统的极好应用领域，卫星上都装有多套微机电系统。现在国际上正在研制的小型卫星重量为10～100kg，即将开发研制的微型卫星重量为1～10kg，而未来的目标是纳米卫星，其重量将小于1kg。微/纳卫星有很强的功能，且成本价格很低，用于环球定位系统极为有用。很多国家都已研制发射成功小型卫星。如Aprize卫星公司1995年研制的AprizeStar微型实验卫星，边长约30cm，使用法国Arian火箭发射，一次同时可发射三颗微型卫星。1991年第一次伊拉克战争中美国发射了重21kg的微型通讯卫星，当时一箭发射7颗微型通信卫星，成功组网，并建有战功。

中国亦开展了微小卫星的研制发射工作。清华大学和英国Surrey大学合作研制了清华-I号微型实验卫星，该微型实验卫星重20多kg，于2000年成功发射。哈尔滨工业大学研制成功小型卫星，重204kg，于2004年4月20日成功发射。

8.微型机械的制造技术

8.1 微器件的精密机械加工

现已有多种小型精密高速机床(主轴转速50000r/min以上)，使用微小刀具加工微型器件。在微小型加工中心上，可加工极小的精密三维曲面。日本Fanuc公司生产了加工微型零件的ROBOnano Ui五轴联动加工中心，在这台加工中心上用微型单晶金刚石立铣刀加工出了人像浮雕。
8.2 微器件的特种加工

电火花加工、线切割、超声加工和激光加工等特种加工技术都已用于加工微型元器件，其中电火花加工、线切割、超声加工可达到相当高的精度。超声波加工法可在脆性材料上加工成型孔，已用超声波加工法在石英玻璃上加工出直径5μm的微孔。准分子激光因光的波长短，热作用区集中，适宜于加工微型工件。

8.3 LIGA技术

LIGA技术是由深度同步幅射X射线光刻、电铸成型、塑铸成型等技术组合而成的综合性技术。用该技术可以制作各种微器件和微装置，材料可以是金属、陶瓷和玻璃等，可以制作最大高度为1000μm、槽宽0.5μm以上、高宽比大于200的立体微结构，刻出的图形侧壁陡峭，表面光滑。

过去使用LIGA技术只能制造上下形状一致的微器件，现在该技术又有发展，采用LIGA技术已可加工阶梯状零件和上端部为半球状的零件。

8.4 微型件的精微塑性成形加工

精微塑性成型加工技术已成功地制造多种微型器件。如用塑性成型法加工的微小螺钉，螺纹部分直径为20～50μm。Gunm大学研制的微型超塑挤压机可以用于加工制造微型齿轮轴等多种微型零件。

8.5 微型机械的装配

因微型零件太小，人工装配困难，因此为装配微型机械制造了微型夹持器、机械手和自动化装配装置，如应用压电传感驱动和热敏驱动的微夹持器。国外已开发了自动装配机，甚至研制了制造微型机械的微型工厂，内有车床、加工中心、冲床、装配机等。 (

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