|
Помимо перечисленных комбайнов инженеры создали и продолжают
совершенствовать машины для уборки других видов зерновых и овощей.
Микромеханика
Точная механика родилась еще в XVII веке – с появлением стенных и
настольных часов. Она не потребовала качественного технологического скачка,
поскольку использовала традиционные приемы, но только в более мелких масштабах.
И сегодня, как ни малы здесь детали, их еще можно изготовлять по общим
стандартам, работая теми же инструментами и на тех же станках – пусть самых
прецизионных, – применяя обычные способы сборки изделий.
«Ключевым тут является, пожалуй, механический обрабатывающий инструмент,
– пишет в журнале «Техника – молодежи» Борис Понкратов. – 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– и видеотехнику, дисководы и принтеры для персональных
компьютеров, ксероксы – не говоря уж о различном специальном оборудовании,
например, для состыковки волоконнооптических 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. Размеры микромеханических устройств таковы, что
для их создания недостаточно 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 микрообработка – 0,
01, микромеханика и микроэлектроника – 0,0001, нанотехнология – 0,000001».
Рубеж поистине роковой для любых механизмов – расстояния менее 100 нм.
Тогда заметно «слабеют» законы классической механики, и все больше дают себя
знать межатомные силы, тепловые колебания, квантовые эффекты. Резко
затрудняется локализация элементов устройств, теряет смысл понятие траекторий
их движения. Короче, в подобных условиях вообще нельзя говорить о «механизмах»,
состоящих из «деталей».
Микромеханике повезло: ей с самого начала удалось устроиться «на плечах
гиганта» – микроэлектроники, получив от нее практически готовую технологию
массового производства. Ведь отработанная и постоянно развивающаяся технология
сложнейших электронных микросхем лежит в том же диапазоне масштабов. И точно
так же, как на одной пластинке кремния получают многие сотни готовых
интегральных схем, оказалось возможным делать разом несколько сот механических
деталей. То есть наладить нормальное массовое производство.
Кремний, используемый в микроэлектронике, стал основным материалом и для
микромеханизмов. Тем более что здесь открылась замечательная возможность
создавать и те и другие структуры в комплексе, в едином технологическом
процессе. Производство таких гибридов оказалось настолько дешевым, что
некоторые образцы быстро нашли применение в производстве самой массовой
коммерческой продукции, например, кремниевый акселерометр, которым теперь
снабжена одна из известных систем безопасности в автомобилях – надувной мешок.
Инерционный датчик этого прибора спроектирован Ричардом Мюллером из
Калифорнийского университета. В общих чертах конструкция предельно проста:
кремниевый стерженек диаметром в несколько микрон подвешен над отверстием,
проделанным в кремниевой же подложке. Когда возникает ускорение, стерженек с
подведенным к нему электрическим потенциалом начинает вибрировать и индуцирует
сигнал, поступающий на обработку в микропроцессор, расположенный в десятке
микрон по соседству. Достаточно резкое падение скорости (в момент удара при
аварии) мгновенно фиксируется акселерометром, и он выдает команду на наполнение
воздушной подушки в центре рулевого колеса, предохраняющей водителя от самой
типичной травмы – удара о руль или ветровое стекло.
Японская корпорация «Тошиба» создала электромагнитный двигатель диаметром
0,8 миллиметра и весом 4 миллиграмма. Мощность его, разумеется, невелика, но
достаточна для миниатюрных роботов, разработкой которых сейчас упорно
занимаются ведущие компании страны под общим руководством министерства
экономики и промышленности. Помимо «Тошибы» главную скрипку в этой программе
играют корпорации «Мицубиси электрик» и «Хитачи». Длина разрабатываемых ими
роботов – от сантиметра до нескольких миллиметров. Человек будет заглатывать
капсулу с таким устройством, и после растворения ее оболочки аппарат, повинуясь
радиосигналам и вложенной в него программе, начнет самостоятельное движение по
кровеносным сосудам, желудочнокишечному тракту и другим путям.
Миниатюрные роботы предназначены для диагностики, проведения
микроопераций, для доставки лекарств точно по назначению и в нужное время. Их
предполагают использовать также для ремонта и смены батарей у искусственных
органов.
Немецкая фирма «Микротек» уже создала прототип медицинского инструмента
нового типа – миниатюрную «подводную лодку» для плавания по кровеносным сосудам.
Под управлением врача она способна выполнять некоторые операции. Длина этого
автономного зонда – 4 миллиметра, а диаметр – 0,65 миллиметра. Двигателя у него
нет, винт приводится во вращение с помощью внешнего переменного магнитного поля,
|
|