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MEMS在军事中的应用

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  为了跟上呈指数增长的信息量,高新技术应用于国防系统的速度正在加快。应该说保证国家安全和全球稳定的关键是一个国家军事力量的优势,这种技术领先并不能仅仅依靠对高技术信息的保护。在冷战后期,军队还必须能够适应各种特殊环境并能在各个领域灵活作战—太空、海上、陆地和信息领域。因为技术革新可以作为军队转形的驱动力,所以在防御研究与发展以及技术向国防平台转化的投资正大幅度增加。军事应用中的最关键技术之一就是微机电系统(MEMS),它在现代军事行动需要的战略领域具有广泛的应用。

  信息、信息处理和通信网络是每一次军事活动的核心。纵观历史,军队统帅都将“信息优先权”视为胜利的关键。先进的电子技术是军事现代化的一个重要因素,要快速、准确并且广泛地收集信息就要求建立电子学与物理、化学和生物领域的接口,而基于MEMS技术制造的传感器和致动器可以实现这一目的。

  MEMS制造技术可以实现机械元件的超小型化并且可以与微电子器件集成在一起,在提高性能的同时还能产生新的功能。正在研究的集成、微组装多元件系统主要用于气动控制、采用电机械计算的信号处理,惯性测量和惯性制导。此外还对用于生物检测、毒素鉴定、DNA分析、细胞分析、药物制备和药物输送的微流体芯片技术展开了研究。

  除硅之外有很多材料可以用于MEMS器件制作以及MEMS器件与微电子器件的集成。例如,连接生物系统经常采用非硅材料,因为生物相容性是一个重要的因素。实际上,最经常使用的是玻璃或塑料,因为他们对于通过器件微管道中的生物流体具有可视性和光学检测性。这些器件通常在室温和常压环境下工作,塑料完全可以满足要求,而且成本非常低并可做成一次性产品。与其相反,应用在航天飞机中的材料必须具有防辐射性,可承受较大的温度变化(在某些情况下从一200℃一10090 ),并具有足够的强度承受发射的冲击和振动。而在海上应用的材料要求相对适中,与海洋中的环境相比,太空要温和得多,但比起人体环境却复杂得多。

  MEMS已在空间超微型卫星上得到应用,该卫星外形尺寸为lin x Sin x 4in,重量仅为25鲍02000年1月发射的两颗试验小卫 星是证明空基防御能力增强的一个范例。对小卫星试验来说幸运的是,因其飞行寿命短,所以暴露在宇宙辐射之下并不是关键问题。小卫星上基于硅的rf开关在太空应用中表现出优异的性能,这得益于它的超微小尺寸。

  作为一个在海上应用的实例,MEMS引信/保险和引爆(F/SA)装置已成功地用于潜艇鱼雷对抗武器上。引信/保险和引爆装置的工作包括三个独立步骤:发射鱼雷后解除炸药保险、引爆(引信)和防止在不正确时间爆炸(保险)。使用镀有金属层的硅结合巧妙的封装技术,MEMS F/SA器件要比传统的装置小1个数量级,可安装在6. 25in的鱼雷上,这是其他方法做不到的。

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标签: MEMS
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