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九、机械工程科学向微观领域扩展
微型机械泛指尺寸范围为毫米、微米或纳米级,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型机电系统(MEMS)。其研究涉及微电子、材料、物理、化学、生物、机械学诸多学科领域。中国MEMS研究的进展,代表了机械工程科学两个最重要的发展趋势:其一,它在与信息科学、材料科学、管理科学、生命科学的交叉中发展;其二,它正从宏观领域向微观领域扩展。 “九五”期间,通过微齿轮、微泵、微电机、微马达、微型飞机和微型陀螺等研究,提出和发展了由于尺度效应而产生的微机械学。研究发现: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力及量子效应。创造性地发展了微细电火花加工、三维半导体加工和深层刻蚀(LIGA)等微细加工工艺,以及扫描遂道、原子力显微镜等纳米测量技术,部分成果已达到国际先进水平。 此外,MEMS技术已开始在中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。
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