Нанороботи

Struktura_nanobota

Багато експертів схильні відраховувати історію мікротехнологій від знаменитої лекції Нобелівського лауреата Річарда Фейнмана, прочитаної ним у 1959 році перед Американським фізичним суспільством. Найбагатша фантазія Фейнмана і талант популяризатора дозволили йому обрисувати потенціал мікротехнологій у найяскравіших фарбах: у його лекції малюсінькі комп’ютери, системи збереження даних, електронні компоненти і навіть мікроскопічний інструментарій мініатюрних роботів. Але якщо пророцтва Фейнмана в області мікроелектроніки почали здійснюватися дуже швидко — вже в 1960-70-і роки, — то прогрес в електромеханічних мікросистемах йшов набагато повільніше. Лише в 1980-і роки ведучі університети й урядові лабораторії почали освоювати порівняно недорогі способи виготовлення і складання малюсіньких механічних деталей, для чого була розроблена технологія мікроелектромеханічних систем, або MEMS, яка використовує методи літографії й інструментарій напівпровідникової промисловості.

Фактично знадобилося більше тридцяти років на те, щоб з’явився перший комерційний додаток MEMS. Однією з перших MEMS-технологій, що одержали повсюдне поширення, стали сенсори прискорення, установлені зараз практично в усі сучасні автомобілі для детектування зіткнення і випуску захисних повітряних подушок. Массачусетська компанія Analog Devices, яка виготовила перші такі сенсори в 1993 році, зараз продає автомобілебудівникам близько 50 мільйонів MEMS-чипів у рік. Є і ще цілий ряд успішних MEMS-виробів, таких як головки мікроструминних принтерів або сенсори тиску, які компанія Motorola сотнями мільйонів постачає медичній і автомобільній промисловості. Або, скажемо, цифрові проектори високого розрізнення Texas Instruments, побудовані на основі MEMS-масивів мікродзеркал. За останні роки удалося досягти помітних успіхів у виготовленні моторів, насосів і затискачів, сенсорів тиску і зсуву – коротко кажучи, безлічі різних за призначенням механічних агрегатів, настільки малих, що їх не видно неозброєним оком. Однак запустити подібні продукти в масове виробництво виявилося набагато складніше, ніж думали оптимісти.

Зараз найперспективнішою областю впровадження MEMS прийнято вважати телекомунікації. Так, наприкінці 2000 року від Національної лабораторії Сандіа, що належить міністерству енергетики США, відділилась приватна компанія МЕМХ, що займається питаннями комерційного застосування створюваних у лабораторії MEMS-технологій. Компанія сфокусувалася у своїй діяльності на оптичних комутаторах для оптоволоконних телекомунікаційних систем. У їхню основу покладена фірмова технологія Сандіа за назвою SUMMi V (від Sandia Ultraplanar Multilevel MEMS Technology). Це мікромашинний процес обробки поверхні чипа напилюванням і травленням, що охоплює п’ять незалежних шарів полікристалічного кремнію — чотири «механічних» шари для побудови механізмів і одного електричного для забезпечення міжз’єднань електросхеми.

Досвід, накопичений розроблювачами Сандіа в мініатюризації електромеханічних систем, допоміг створити і досить ефектних мікроскопічних роботів. Побудована в середині 1990-х років модель автономного робота MARV (Miniature Autonomous Robotic Vehicle) мала об’єм близько 1 кубічного дюйма, хоча робот майже повністю був виготовлений з комерційно доступних компонентів. До 2000 року його розміри удалося зменшити майже в чотири рази. Ця малюсінька машина на гусінічному ходу має полімерний каркас, шість коліс, два електромотори, процесор з 8 Кбайт пам’яті, датчик температури, мікрофон, відеокамеру, хімічний сенсор і три батарейки від годинника. Треба сказати, саме побутові елементи живлення перешкодили зробити пристрій ще мініатюрнішим. Машини планується обладнати системою безпровідного зв’язку, після чого група мікророботів зможе об’єднуватися для спільного рішення задач під керуванням центрального комп’ютера. За задумом розроблювачів, основною областю застосування таких роботів може стати пошук і знешкодження бомб, небезпечних біологічних і хімічних матеріалів. Завдяки малим розмірам і високій прохідності мікророботи дуже перспективні для рішення розвідувальних задач. Однак ємність сучасних батарей катастрофічно мала, її вистачає лише на подолання десятка метрів

Оставьте комментарий к статье