Техника - молодёжи 1995-05, страница 24
ОКНО В БУДУЩЕЕ Что вы скажете о видеопроекторе величиной с горошину, насосе охлаждения внутри микрочипа, датчике числа оборотов, встроенном прямо в подшипник, наконец — о роботе-хирурге, спешащем к месту операции по кровеносным сосудам? Прогнозы на XXI век? Нет, все это реальные конструкции, часть которых даже готова к коммерческому выпуску. Таковы плоды развития микромеханики — комплекса методов создания предельно миниатюрных технических устройств. О ней рассказывает наш научный обозреватель Борис ПОН-КРАТОВ — по материалам журналов "СьянсэВи" и "СайентификАмерикен". Есть какая-то особая привлекательность во всякой миниатюрности — будь то карликовая сосна-бонсаи в цветочном горшочке, томик Шекспира величиной с ноготь или та же подкованная Левшой блоха... А для механизма, технического устройства очевидны и прямые выгоды: меньше габариты, материалоемкость, потребление энергии, проще и дешевле эксплуатация. Миниатюрный прибор почти всегда эффективнее и уж заведомо "экологичнее" обычного аналога. В самом деле, прошли времена ("у них' давно, у нас - недавно), когда инженеры, а за ними и журналисты искренне гордились чудовищными домнами и слябингами или гигантским турбогенератором новой ГЭС заодно с ее циклопической плотиной. Буквально на наших глазах лозунгом развития техники стало лучше меньше, да лучше". Но границы есть всему особенно, увы, всему хорошему Ясно, что и в миниатюризации количество рано или поздно переидет в качество и тем положит предел дальнейшим усилиям... Ну, так тем интереснее узнать — каков же этот предел? До каких размеров можно уменьшить, скажем, домкрат или электромотор? И почему нельзя дальше? Ведь если это понять, то, глядишь, и сам запрет удастся обойти7! Для начала попробуем просто упорядо чить известные на сегодня технологии со- блоха, подкова, гвоздь... АДАЛЬШЕ? технологических рубежа, после чего упираемся в абсолютный предел. Посмотрим, как это происходит ТОЧНАЯ МЕХАНИКА родилась еще в XVII в. — с появлением стенных и настольных часов. Она не потребовала качественного технологического скачка, став простым продолжением традиционных приемов в область более мелких масштабов. Так остается и сейчас. Как ни малы здесь детали, их еще можно изготовлять по общим стандартам — скажем, с отливкой или прокаткой заготовок, с последующим резанием или штамповкой, работая теми же в принципе инструментами и на ех же станках — пусть самых прецизионных, — используя, наконец, обычные способы сборки изделий. Ключевым тут является, пожалуй, механический обрабатывающий инструмент. Его возможности и ставят пределы миниатюризации. Но в этих пределах точная механика переживает ныне бурный расцвет. Она все шире внедряется в самую массовую продукцию — фотоаппараты, аудио-видеотехнику, дисководы и принтеры для персональных компьютеров, ксероксы — не говоря уж о различном специальном оборудовании, например, для состыковки волоконно-оптмче-ских линий связи. ЛАЗЕРНАЯ МИКРООБРАБОТКА одна занимает целый диапазон, хотя, надо сразу сказать, самостоятельного значения не имеет: принципиально новых операций тут немного. В основном речь идет о пайке микросхем и создании отверстий различной формы (скажем, в фильерах для получения сверхтонких волокон из синтетических смол). Зато настоящего революционного технологического перевооружения требует следующий шаг — МИКРОМЕХАНИКА (ММ). Размеры микромеханических устройств таковы, что для их 1. Первый пример коммерческого использования микромеханического устройства акселерометр для системы "Airbag" (надувного мешка безопасности в автомобилях■): а — микромеханическии датчик ускорения аы о неннь а едином блоке с микропроцессором обра атывающим его сигналы б — стадии наполнения воздушного мешка после удара при аварии. здания малых и сверхмалых устройств. В качестве критерия возьмем минимальные размеры объектов, с которыми способна манипулировать данная технология. Для упрощения картины округлим величины с точностью до порядка. И нанеся их на масштабную шкалу, получим своего рода спектр, где каждая технология занимает определенный "диапазон" (примерные минимальные размеры даны в миллиметрах): Классическая точная механика 1 Лазерная микроо работка 0,01 Микромеханика и микроэлектроника 0,0001 Н нотехнсшогия 0,000001 Конечно, столь четкие и "правильные" границы диапазонов — с интервалами ровно в два порядка величин - результат схематизации. На самом целе картина сложнее, и в ней можно было бы отметить немало интересных тонкостей. Но сейчас они несущественны. Из полученной схемы ясно главное уменьшая размеры изготовляемых устройств, мы переходим три масштабно ТЕХНИКА-МОЛОДЕЖИ 5 ' 9 5 24 |
