微型机械前程远大（上）

【美国《华盛顿邮报》１１月１３日文章】题：微型机械前程远大（作者　
盖伊·古廖塔）
乍看起来，这就像是３０年代的纪录片：在颗粒明显的黑白背景中，坚固的
钝齿轮、巨齿齿轮和手枪状连杆简单而和谐地啮合在一起。
然而电影画面中没有人物，房间里鸦雀无声。参观者抬头在屏幕上所看到的
并不是昔日的工业力量，而是明日的技术前景。
事实上，电影中这个传动装置的大小只相当于一颗花粉颗粒。它能以每分钟
高达３５万转的速度旋转，是世界上尺寸最小的发动机的主要活动部件。
在桑迪亚国家实验所一间狭小的“设计室”里，这台转动的装置被摆放在显
微镜下面，其影像被投影到科学家能够看到的地方。与此同时，科学家们则策划
着他们所说的全世界的下一次技术革命。
潜力巨大
微型机械——即小得肉眼无法看到的机械装置——对于促成几乎任何一个人
类活动领域的根本变化有着不可否认的潜力。
预期将会出现的技术创新，包括新的微型交换机，它们将能大大提高向计算
机和电话传送信号的光纤电信系统的容量。
此外，微型陀螺仪能够防止汽车打滑，使徒步旅行者在森林中不会迷路。战
场上的士兵可以佩戴手表大小的电台。
在世界各地，估计有６００多个政府、大学及私人实验室正在从事微型技术
（Ｍｉｃｒｏｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ）的研究。有８０家美国公司正致力于开发
这种技术的商业应用。
与寻求在原子或分子规模上制造机械装置的纳米技术不同，微型技术的尺寸
单位是微米。微型技术在很久以前就已从理论转变为现实，而且人们已经在若干
商业应用中感觉到了它的存在。
今天，汽车上的气囊大多是由微型加速度计触发的；喷墨打印机通过微型机
械装置喷射油墨；微型传感器不仅能为心脏病患者监测血压，并且还被用来调节
汽车发动机中的燃料空气比。
热衷于微型技术的人士说，这只不过是刚开了个头。桑迪亚实验所微型系统
中心负责先进概念研究的导师萨缪尔·米勒说：“我们已经研制了一些我们认为
即将会使世界焕发活力的新技术。这是第二次硅技术革命，它对具有感知、思考
、行动和交流能力的整体微电路系统起到了补充作用。”
微型装置的体积很小。世界上最小的机器中的齿轮齿的直径仅７—８微米，
大约相当于红血球的大小。在这样的尺寸上，引力和惯性微乎其微。米勒用肘部
蹭了一下操作杆，钝齿轮立刻以每分钟３５万转的速度朝相反方向旋转起来。
而且微型装置也很坚固。米勒放映了一盘录像带，它记录的是一只尘螨（一
种大小不到头皮屑碎片一半的十分讨厌的小虫子）溜进这台微型机器中的情形。
该螨虫的重量大约是这个传动机构的１００倍，但是在操作人员碰了一下操
作杆后，传动器和螨虫便一起以每分钟数千转的速度旋转起来。当传动器停下来
后，螨虫爬出机器，爬到别处去了。
这些微型机械制造起来相对比较容易，制造时可以采用工程师们用来制造微
芯片的相同程序。先是根据微型机械的设计，在一层层硅片上进行照相雕刻，然
后用酸进行蚀刻，制作出活动部件。
科学家能够在一片柚子大小的硅晶片表面制作出数十万个微型装置，而且一
旦设计工作完成，制造起来将会十分容易。就像微电路一样，一切部件都能在制
造过程中各就各位——无需任何组装。（上）