MEMS，即微電子機械系統(tǒng)，是一種由微尺度機械元件、集成電路，以及光學器件等組成的新型小型系統(tǒng)。MEMS技術(shù)是一種把電子元件和機械元件集成到一個微小的芯片中，可被用于生產(chǎn)微型傳感器和控制器等設(shè)備的技術(shù)。這種技術(shù)可以將復雜的機械系統(tǒng)和電子系統(tǒng)混合在一起，形成一個協(xié)作的多學科系統(tǒng)，使用戶能夠?qū)崿F(xiàn)智能控制和檢測。它的尺寸和厚度僅為微米，可以實現(xiàn)復雜的動態(tài)行為，是實現(xiàn)微機電系統(tǒng)的基本技術(shù)。

自微電子技術(shù)問世以來，人們不斷追求越來越小、越來越完善的微小尺度結(jié)構(gòu)的裝置，并對生物、環(huán)境控制、醫(yī)學、航空、航天、精確制導 彈藥、靈巧武 器、先進情報傳感器以及數(shù)字通信等領(lǐng)域，不斷提出微小型化方面的更新更高的要求。按照一種習慣的劃分，裝置尺度在 1~10毫米范圍的稱微小型機械；在1微米~1 毫米范圍的稱微型機械；在1納米~1微米范圍的稱納米機械。

當前，微米/納米技術(shù)在國際上已初露頭角，它使人類在改造自然方面進入一個新的層次，即從微米層次深入到原子、分子級的納米層次。正像產(chǎn)業(yè)革命、抗菌素、核能以及微電子技術(shù)的出現(xiàn)和應(yīng)用所產(chǎn)生的巨大影響一樣，納米技術(shù)將開發(fā)物質(zhì)潛在的信息和結(jié)構(gòu)潛力，使單位體積物質(zhì)儲存和處理信息的能力實現(xiàn)又一次飛躍，在信息、材料、生物、醫(yī)療等方面導致人類認識和改造世界能力的重大突破，從而給國民經(jīng)濟和軍事能力帶來深遠的影響。

MEMS技術(shù)的發(fā)展歷史

MEMS技術(shù)發(fā)展至今已有數(shù)十年的歷史： 1960年，美國科學家Richard Feynman預測了微機械系統(tǒng)的發(fā)展。1963年，英國物理學家G. W. A. Dummer提出了“微機械系統(tǒng)”的概念。1980年，美國科學家發(fā)明了第一臺MEMS（微機械系統(tǒng)）技術(shù)的原型機，開啟了MEMS技術(shù)的發(fā)展。1987年，美國IBM公司首次把MEMS技術(shù)應(yīng)用到生產(chǎn)線上，開始了MEMS的商業(yè)化運用。1990年，美國科學家發(fā)明了第一臺MEMS打印機，把MEMS技術(shù)運用到了打印領(lǐng)域。

1995年，MEMS技術(shù)開始進入消費電子領(lǐng)域，同時也應(yīng)用到了航空航天領(lǐng)域。2000年，MEMS技術(shù)開始被廣泛應(yīng)用于智能手機、汽車、健康管理等領(lǐng)域。2006年，美國科學家發(fā)明了一種新型的MEMS技術(shù)——“微流體技術(shù)”，它可以用于醫(yī)療和生物分析等領(lǐng)域。2010年，MEMS技術(shù)開始被應(yīng)用于智能家居領(lǐng)域，使人們的生活變得更加便利和舒適。

在過去35年電子革命的過程中，微電子技術(shù)的產(chǎn)生和發(fā)展使門電路的尺度不斷縮小，使得手持蜂窩式移動電話、地球低軌道上重僅10公斤的電子新聞廣播系統(tǒng)，以及可以與70年代大型計算機相匹敵的個人計算機成為現(xiàn)實。這一切以及90年代其他電子奇跡的關(guān)鍵，都在于靈活的批量加工工藝，它可以使數(shù)以百萬計的靈巧的微小型零部件能夠同時制造。數(shù)兆位的存儲器芯片、微處理器以及射頻分系統(tǒng)，已取代門電路成為主要的部件。

目前，MEMS已從實驗室探索走向工業(yè)應(yīng)用，并正在迅速發(fā)展。已研制成一些引人注目的器件，其中許多幾乎是肉眼看不見的，這些新型器件包括回轉(zhuǎn)式電機、線性執(zhí)行機構(gòu)、加速度計、諧振器、傳動裝置、操縱桿之類的工具以及其他各式各樣的部件。迄今為止，傳感器已經(jīng)表明極具商業(yè)應(yīng)用的希望，可用于加速度計，慣性制導系統(tǒng)，化學傳感器等。


納米技術(shù)是什么？

計算機工業(yè)一直不斷地追求超高集成度的芯片。當芯片線寬尺度進一步縮小時，在某個轉(zhuǎn)折點，也許是150~100納米處，也許是在更小的尺寸上，因量子力學效應(yīng)的增強，將會遇到很大困難。但是，科學家仍然為克服這種困難，在不斷地探索，繼續(xù)把這門先進的新技術(shù)推向前進。

納米術(shù)的實質(zhì)在于，多少年來人們在不斷做出越來越小的裝置，直到趨近分子尺度。達到這個轉(zhuǎn)折點，人們不再能把裝置做得更小了，除非他們從分子開始，即在裝配器中對分子進行裝配。根據(jù)分子工程（molecular engineering）的概念，人們現(xiàn)在可以按照需要對物質(zhì)從分子水平上構(gòu)筑；分子工程有理論，即量子力學；也有分析計算的手段，即基于概率論的多座標復雜偏微分方程計算機求解方法；還有可視化的研究工具：體現(xiàn)“靈境”（virtual reality）的仿真。

數(shù)字電子技術(shù)的基本特征，是以完美的控制和離散方式快速處理信息，從而產(chǎn)生信息革命。信息革命的核心是信息屬性勞動資料的創(chuàng)造，如能處理任何離散形式信息的可編程數(shù)字計算機。今天，又出現(xiàn)了納米技術(shù)。納米技術(shù)的核心是裝配分子，或者說，按人們的意志直接操縱單個原子、分子或原子團、分子團，制造具有特定功能的產(chǎn)品。持樂觀態(tài)度的科學家，如斯坦福大學的K.Eric Drexler曾預測，在2010年到2020年間，可能實現(xiàn)一個原子存儲一位計算機信息。

據(jù)《新科學家》雜志報道，日本日立公司1993年12月份宣布，已制成在室溫下工作的單電子存儲芯片，而且是一種非丟失性存儲器。和現(xiàn)有的存儲芯片相比，同樣存儲1比特信息，新存儲器的功耗只是前者的百萬分之一，面積為前者的萬分之一。納米技術(shù)革命的基本特征，是以完美的控制和離散方式（原子和分子）快速排布原子的結(jié)構(gòu)，從而產(chǎn)生物質(zhì)處理技術(shù)的革命。納米技術(shù)革命本質(zhì)上是更深層次的信息革命。采用分子器件制作的全新的“納米計算機”其數(shù)字邏輯圖象可以建立在比90年代計算機小得多的尺度基礎(chǔ)上，而且速度更快，效率更高。如果說，90年代計算機芯片的大小有如一幅巨大的風景畫，那么納米計算機就像畫中的單個建筑物。


微型武 器將充斥戰(zhàn)場

作為21世紀一項關(guān)鍵技術(shù)，雖然目前納米的應(yīng)用研究尚不成熟，但由于軍事潛力巨大，極大地刺激著人們尋求納米技術(shù)在軍事上的應(yīng)用。現(xiàn)在，各軍事大國相繼制定了項目繁多的軍 用納米技術(shù)開發(fā)應(yīng)用計劃，美國開發(fā)納米技術(shù)的經(jīng)費中有一半左右來自國防部系統(tǒng)，日本建成了第一個分子裝配器，歐洲有關(guān)納米技術(shù)的一項軍事研究計劃已在法國第一個實驗室開始起步。

隨著納米技術(shù)的迅猛發(fā)展,特別是微機電系統(tǒng)的初步成功,為軍事科技工作者研制納米武 器奠定了物質(zhì)基礎(chǔ)。有專家預測,由于納米技術(shù)的開發(fā),微型武 器將在未來充斥戰(zhàn)場。

“納米衛(wèi)星”將布滿天空。這種衛(wèi)星比麻雀略大,重量不足0.1千克,各種部件全部用納米材料制造,采用最先進的微機電一體化集成技術(shù)整合,具有可重組性和再生性,成本低,質(zhì)量好,可靠性強。“蚊子導 彈”將具有神奇戰(zhàn)斗效能,利用納米技術(shù)制造的形如蚊子微型導 彈,可以起到神奇的戰(zhàn)斗效果，可以神不知鬼不覺地潛入目標內(nèi)部。其威力足以炸毀敵方火炮、坦克、飛機指揮部和彈藥庫。

“袖珍飛機”將無所不在. 它是一種如同蒼蠅般大小的袖珍飛行器可攜帶各種探測設(shè)備,具有信息處理導航和通信能力,其主要功能是秘密布署到敵方信息系統(tǒng)和武 器系統(tǒng)的內(nèi)部或附近,監(jiān)視敵方情況。“螞蟻士兵”將大顯神通。這是一種通過聲波控制的微型機器人。這些機器人比螞蟻還要小，但具有驚人的破壞力。它們可以通過各種途徑鉆進敵方武 器裝備中，長期潛伏下來。此外.西方一些國家還正在研制中的微型武 器還有“墻上的蒼蠅”、“蜇人的黃蜂"、"間 諜草”或"沙粒坐探”等形形色 色的微型戰(zhàn)場傳感器等納米武 器裝備。所有這些未來武 器組配起來,能建成一支獨具一格的“微型軍困"。


MEMS等微納技術(shù)對軍事的影響

首先,納米技術(shù)提高了武 器的智能程度。微電機技術(shù)能在一個硅晶片上置放100萬個微型機器，每臺機器都有電子控制系統(tǒng)，構(gòu)成極小的微電機系統(tǒng)（mems）.科學家們正在考慮其應(yīng)用。比如，給飛機包上一層微電機襟翼皮，它將根據(jù)傳感湍流等情況，使飛機根據(jù)情況升降，飛得更平穩(wěn)更安全，潛水艇在水下如有一層微震動皮，也可以起到作用。有朝一日微電機化得坦克結(jié)構(gòu)在遭到敵人火力襲擊時會“變更”，（mems）裝置。它鑲在頭盔，服裝或武 器里，將不僅可以監(jiān)測和傳輸一個士兵的重要標志和位置，而且還能監(jiān)測和傳輸附近敵人的任何活動。

其次,改善了武 器裝備的隱身性能。利用納米微粒材料的尺寸遠小于紅外和雷達波波長及磁損耗的特點,可望制成電磁吸收率極高的隱身材料。使用納米材料可制成易于制備的超薄輕質(zhì)的隱身涂層,幾十納米厚的涂層,,大幅度減輕了吸波材料的重量。

第三,提高了武 器的安全性。納米武 器實現(xiàn)了武 器系統(tǒng)超微型化,使目前車載機載的電子戰(zhàn)系統(tǒng)濃縮至可單兵攜帶,隱蔽性更好,安全性更高。第四,進一步提高武 器的信息化程度。納米武 器實現(xiàn)了武 器系統(tǒng)高智能化.使武 器裝備控制系統(tǒng)信息獲取速度大大加快,偵察監(jiān)視精度大大提高。第五,使武 器的生產(chǎn)周期縮短,成本降低。納米武 器實現(xiàn)了武 器系統(tǒng)集成化生產(chǎn),使武 器裝備成本降低、可靠性提高,同時使武 器裝備研制，生產(chǎn)周期縮短。