微機電系統(tǒng)武器有哪些 納米技術還能造出來什么東西
世界十大武器是什么？微機電系統(tǒng)的系統(tǒng)特點，微型機電系統(tǒng)的組成部分，納米武器有哪些，納米技術制造出哪些武器。
本文導航
全球的十大武器
，《新科學家》雜志日前列舉了在未來戰(zhàn)爭中，能夠起到舉足輕重作用的十大尖端武器。
1.智能武器
未來戰(zhàn)場上將出現(xiàn)大批智能型武器，它們集光電傳感、高速處理、人工智能于一體，具有與人類似的記憶、分析、綜合能力，能適應戰(zhàn)場環(huán)境和目標變化情況，并迅速做出反應。電腦會轉(zhuǎn)譯各種傳感器送來的數(shù)據(jù)，以識別和鎖定敵方目標,然后自動搜尋和消滅地面或者空中的敵人。
實戰(zhàn)檢驗：目前正在研究的智能武器包括智能導彈、智能炮彈、智能飛機以及智能地雷。他們都具有自動搜索、識別、跟蹤并進行優(yōu)化處理，并根據(jù)目標特征選擇最佳戰(zhàn)斗方式的特點。
局限性：這種武器不能迅速可靠地識別敵方部隊、中立者或者友軍目標，比如平民、野牛、樹木或者拖拉機；這套系統(tǒng)需要人類控制并進行時時監(jiān)測；另外，這種武器容易遭到攻擊，如果發(fā)生故障可能造成敵我雙方無差別攻擊，對己方造成傷害。
2.高能武器
激光的能量高度集中，它比太陽亮200億倍，足以摧毀任何堅固的目標。高能武器以每秒30萬千米的光速在空中傳播，瞄準射擊時不需計算提前量，可以打擊數(shù)千公里以外的敵方目標。除此之外，它還能攔截飛行物體和彈頭，點燃燃料或者引起爆炸。
3. 失能武器
近年來各種局部戰(zhàn)爭的形勢錯綜復雜，有時候只需要將擁擠的人群驅(qū)散即可，不需要對人們造成傷害。于是，非致命性的失能武器應運而生。這種3毫米的放射束剛好是人體皮膚可以吸收的最多微波量，人被擊中后會在5秒鐘之內(nèi)產(chǎn)生強烈痛感。因此，如果被擊中者還能跑動的話，一定會以“超音速”的速度逃走。
4.信息戰(zhàn)武器
日新月異的信息技術以前所未有的力量推動著整個世界進入信息時代，使信息戰(zhàn)成為作戰(zhàn)的主要樣式。信息戰(zhàn)的主要攻擊目標就是敵方的通信網(wǎng)絡和計算機系統(tǒng)。電腦黑客可以通過發(fā)送計算機病毒，干擾作戰(zhàn)指揮、武器控制系統(tǒng)或直接摧毀計算機硬件等手段，導致敵方網(wǎng)絡系統(tǒng)徹底癱瘓。
5.核武器
核武器又稱原子武器，是利用原子核裂變或聚變反應釋放能量產(chǎn)生巨大爆炸作用的大規(guī)模殺傷武器。核彈是現(xiàn)在世界上破壞力和殺傷力最強的武器，也是軍事打擊的終端武器。目前，很多國家一枚彈道導彈可以攜帶一枚或者多枚核彈頭。
6.納米武器
納米技術是在0.1～100納米的尺度空間內(nèi)研究電子、原子、分子的內(nèi)在運行規(guī)律和特生的嶄新技術。納米技術的迅猛發(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。他們盡情發(fā)揮想像力，研制出千奇百怪的戰(zhàn)場“精靈”。
7.基因武器
現(xiàn)在已經(jīng)有人提出并在實施“基因武器”計劃?；蛭淦魇侵冈诜肿踊蚧蛩缴蠈撤饺藛T或動植物直接造成危害，或利用生物技術遺傳工程、重組DNA或其他分子生物學技術，通過調(diào)控、構(gòu)建和改造微生物及其毒素而形成的一種新的生物武器。
8.高超音速航天器
高超音速飛機從美國的機場起飛，在不到兩小時內(nèi)就能到達世界上的任何角落。為了能夠達到高超音速，這種飛機只能使用超音速沖壓噴射發(fā)動機。這種發(fā)動機只能在地球稠密大氣層中使用。它要靠吸收空氣中的氧氣轉(zhuǎn)化成燃料燃燒產(chǎn)生動力，推動飛機達到高超音速。
9.太空武器
相對于地面來說，太空處于絕對高度。自從第一顆人造衛(wèi)星升空后就有人預言，誰控制外層空間就控制了戰(zhàn)爭主動權。因為太空武器能夠看清、擊敗包括地面上的、空中的或者近太空中的任何敵人。
10.環(huán)境武器
所謂環(huán)境武器，是指通過利用或改變自然環(huán)境狀態(tài)所產(chǎn)生的巨大能量，以達到戰(zhàn)勝或危害敵人作戰(zhàn)行動的武器。這類武器往往以自然災難的外貌出現(xiàn)，比如地震、流星、海嘯和雪崩等方式。因此有不少科技發(fā)達國家正在研究制造大規(guī)模人造災難的方法，用于打敗敵對國家。
微機控制的特點
1）微型化：MEMS器件體積小、重量輕、耗能低、慣性小、諧振頻率高、響應時間短。2）以硅為主要材料，機械電器性能優(yōu)良：硅的強度、硬度和楊氏模量與鐵相當，密度類似鋁，熱傳導率接近鉬和鎢。3）批量生產(chǎn)：用硅微加工工藝在一片硅片上可同時制造成百上千個微型機電裝置或完整的MEMS。批量生產(chǎn)可大大降低生產(chǎn)成本。4）集成化：可以把不同功能、不同敏感方向或致動方向的多個傳感器或執(zhí)行器集成于一體，或形成微傳感器陣列、微執(zhí)行器陣列，甚至把多種功能的器件集成在一起，形成復雜的微系統(tǒng)。微傳感器、微執(zhí)行器和微電子器件的集成可制造出可靠性、穩(wěn)定性很高的MEMS。5）多學科交叉：MEMS涉及電子、機械、材料、制造、信息與自動控制、物理、化學和生物等多種學科，并集約了當今科學技術發(fā)展的許多尖端成果。MEMS發(fā)展的目標在于，通過微型化、集成化來探索新原理、新功能的元件和系統(tǒng)，開辟一個新技術領域和產(chǎn)業(yè)。MEMS可以完成大尺寸機電系統(tǒng)所不能完成的任務，也可嵌入大尺寸系統(tǒng)中，把自動化、智能化和可靠性水平提高到一個新的水平。21世紀MEMS將逐步從實驗室走向?qū)嵱没?，對工農(nóng)業(yè)、信息、環(huán)境、生物工程、醫(yī)療、空間技術、國防和科學發(fā)展產(chǎn)生重大影響。微機電系統(tǒng)是微米大小的機械系統(tǒng)，其中也包括不同形狀的三維平板印刷產(chǎn)生的系統(tǒng)。這些系統(tǒng)的大小一般在微米到毫米之間。在這個大小范圍中日常的物理經(jīng)驗往往不適用。比如由于微機電系統(tǒng)的面積對體積比比一般日常生活中的機械系統(tǒng)要大得多，其表面現(xiàn)象如靜電、潤濕等比體積現(xiàn)象如慣性或熱容量等要重要。它們一般是由類似于生產(chǎn)半導體的技術如表面微加工、體型微加工等技術制造的。其中包括更改的硅加工方法如壓延、電鍍、濕蝕刻、干蝕刻、電火花加工等等。微機電系統(tǒng)是指集微型傳感器、執(zhí)行器以及信號處理和控制電路、接口電路、通信和電源于一體的微型機電系統(tǒng)，是一個獨立的智能系統(tǒng)。主要由傳感器、作動器和微能源三大部分組成。微機電系統(tǒng)具有以下幾個基本特點，微型化、智能化、多功能、高集成度。微機電系統(tǒng)。它是通過系統(tǒng)的微型化、集成化來探索具有新原理、新功能的元件和系統(tǒng)微機電系統(tǒng)。微機電系統(tǒng)涉及航空航天、信息通信、生物化學、醫(yī)療、自動控制、消費電子以及兵器等應用領域。微機電系統(tǒng)的制造工藝主要有集成電路工藝、微米/納米制造工藝、小機械工藝和其他特種加工工種。微機電系統(tǒng)技術基礎主要包括設計與仿真技術、材料與加工技術、封裝與裝配技術、測量與測試技術、集成與系統(tǒng)技術等。特點①和半導體電路相同，使用刻蝕、光刻等制造工藝，不需要組裝、調(diào)整；②進一步可以將機械可動部、電子線路、傳感器等集成到一片硅板上；③它很少占用地方，可以在一般的機器人到不了的狹窄場所或條件惡劣的地方使用；④由于工作部件的質(zhì)量小，高速動作可能；⑤由于它的尺寸很小，熱膨脹等的影響??；⑥它產(chǎn)生的力和積蓄的能量很小，本質(zhì)上比較安全。優(yōu)勢經(jīng)濟利益：1.大批量的并行制造過程；2.系統(tǒng)級集成；3.封裝集成；4.與IC工藝兼容。技術利益：1.高精度；2.重量輕，尺寸?。?.高效能。 MEMS光學掃描儀隨著信息技術、光通信技術的迅猛發(fā)展，MEMS發(fā)展的又一領域是與光學相結(jié)合，即綜合微電子、微機械、光電子技術等基礎技術，開發(fā)新型光器件，稱為微光機電系統(tǒng)(MOEMS)。它能把各種MEMS結(jié)構(gòu)件與微光學器件、光波導器件、半導體激光器件、光電檢測器件等完整地集成在一起。形成一種全新的功能系統(tǒng)。MOEMS具有體積小、成本低、可批量生產(chǎn)、可精確驅(qū)動和控制等特點。較成功的應用科學研究主要集中在兩個方面:一是基于MOEMS的新型顯示、投影設備，主要研究如何通過反射面的物理運動來進行光的空間調(diào)制，典型代表為數(shù)字微鏡陣列芯片和光柵光閥:二是通信系統(tǒng)，主要研究通過微鏡的物理運動來控制光路發(fā)生預期的改變，較成功的有光開關調(diào)制器、光濾波器及復用器等光通信器件。MOEMS是綜合性和學科交叉性很強的高新技術，開展這個領域的科學技術研究，可以帶動大量的新概念的功能器件開發(fā)。 射頻MEMS技術傳統(tǒng)上分為固定的和可動的兩類。固定的MEMS器件包括本體微機械加工傳輸線、濾波器和耦合器，可動的MEMS器件包括開關、調(diào)諧器和可變電容。按技術層面又分為由微機械開關、可變電容器和電感諧振器組成的基本器件層面；由移相器、濾波器和VCO等組成的組件層面；由單片接收機、變波束雷達、相控陣雷達天線組成的應用系統(tǒng)層面。隨著時間的推移和技術的逐步發(fā)展，MEMS所包含的內(nèi)容正在不斷增加，并變得更加豐富。世界著名信息技術期刊《IEEE論文集》在1998年的MEMS專輯中將MEMS的內(nèi)容歸納為：集成傳感器、微執(zhí)行器和微系統(tǒng)。人們還把微機械、微結(jié)構(gòu)、靈巧傳感器和智能傳感器歸入MEMS范疇。制作MEMS的技術包括微電子技術和微加工技術兩大部分。微電子技術的主要內(nèi)容有:氧化層生長、光刻掩膜制作、光刻選擇摻雜(屏蔽擴散、離子注入)、薄膜(層)生長、連線制作等。微加工技術的主要內(nèi)容有:硅表面微加工和硅體微加工(各向異性腐蝕、犧牲層)技術、晶片鍵合技術、制作高深寬比結(jié)構(gòu)的LIGA技術等。利用微電子技術可制造集成電路和許多傳感器。微加工技術很適合于制作某些壓力傳感器、加速度傳感器、微泵、微閥、微溝槽、微反應室、微執(zhí)行器、微機械等，這就能充分發(fā)揮微電子技術的優(yōu)勢，利用MEMS技術大批量、低成本地制造高可靠性的微小衛(wèi)星。MEMS技術是一個新興技術領域，主要屬于微米技術范疇。MEMS技術的發(fā)展已經(jīng)歷了10多年時間，大都基于現(xiàn)有技術，用由大到小的技術途徑制作出來的，發(fā)展了一批新的集成器件，大大提高了器件的功能和效率，已顯示出了巨大的生命力。MEMS技術的發(fā)展有可能會像微電子一樣，對科學技術和人類生活產(chǎn)生革命性的影響，尤其對微小衛(wèi)星的發(fā)展影響更加深遠，必將為大批量生產(chǎn)低成本高可靠性的微小衛(wèi)星打開大門。
機電系統(tǒng)智能控制技術
微型機器人電子失能系統(tǒng)是一種特定的MEMS，它具有六個部分，包括傳感器系統(tǒng)、信息處理與自主導系統(tǒng)、機動系統(tǒng)、破壞系統(tǒng)和驅(qū)動電源。這種MEMS具有一定的自主能力，并擁有初步的機動能力，當需要攻擊敵方的電子系統(tǒng)時，無人駕駛飛機就投放這些MEMS。其中的一種方案是利用昆蟲作為平臺，通過刺激昆蟲的神經(jīng)來控制昆蟲完成接近目標的過程。通過這樣的MEMS可以無聲無息地破壞敵方的主要目標，有相當?shù)膽?zhàn)略意義。螞蟻機器人，是一種可以通過聲音來控制的MEMS，螞蟻機器人的驅(qū)動能量來自于一個能把聲音轉(zhuǎn)換成為能量的微型話筒，人們利用它潛伏到敵方的關鍵設備中，當需要啟動時，控制中心發(fā)出遙控信號，螞蟻機器人就開始吞噬對方的關鍵設備。螞蟻機器人能夠非常得小，能夠在人的血管中進出自由，這樣在民用方面，也可以完成非常復雜和精細的醫(yī)學手術。分布式戰(zhàn)場微型傳感器網(wǎng)絡是通過大量散播廉價的、可隨意使用的微型傳感器系統(tǒng)來完成對敵方系統(tǒng)更加嚴密的調(diào)查和監(jiān)視。MEMS本身非常小，無法被肉眼觀察到，就是儀器也很難精確地測定其位置，所以就很難受到攻擊了，這樣的系統(tǒng)組成一個龐大的網(wǎng)絡，敵方的一舉一動都能夠非常清楚地了解到，因此對戰(zhàn)爭的監(jiān)視理論是一個新的發(fā)展。特定的MEMS加上一個計算機芯片就能夠構(gòu)成一個袖珍質(zhì)譜儀，可以在戰(zhàn)場上檢測化學制劑。一個這樣的傳感器系統(tǒng)只有一個紐扣這樣大小，能夠最大地減少價格昂貴的觸媒劑或者生物媒介的用量，還可以配備合適的解毒劑來擴展功能。在化學武器日益發(fā)達的未來戰(zhàn)場，檢測化學制劑的MEMS必將能夠起到關鍵的預測、監(jiān)控和預報作用。
納米可以制作微型什么武器
麻雀衛(wèi)星
美國于1995年提出了納米衛(wèi)星的概念?這種衛(wèi)星比麻雀略大,重量不足10千克,各種部件全部用納米材料制造,最先進的微機電一體化集成技術整合,具有可重組行和再生性,成本低?質(zhì)量好?可靠性強?
一枚小型火箭一次就可以發(fā)射數(shù)百顆納米衛(wèi)星?若在太陽同步軌道上等間隔的布置648顆功能不同的納米衛(wèi)星,就可以保證在任何時刻對地球上任何一點進行連續(xù)監(jiān)視,即使少數(shù)衛(wèi)星失靈,整個衛(wèi)星網(wǎng)絡的工作也不會受影響?
蚊子導彈
由于納米器件比半導體器件工作速度快得多,可以大大提高武器控制系統(tǒng)的信息傳輸?存儲和處理能力,可以制造出全新的原理的微型導航系統(tǒng),使制導武器的隱蔽性?機動性和生存能力發(fā)生質(zhì)的變化?
利用納米技術制造的形如蚊子的微型導彈可以起到神奇的戰(zhàn)斗效能,納米導彈直接受電波遙控,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?摧毀敵控制系統(tǒng)的電子元件?
蒼蠅飛機
這是一種如同蒼蠅般大小的袖珍飛行器,可攜帶各種探測設備,具有信息處理?導航和通信能力?其主要功能使秘密部署到敵方信息系統(tǒng)和武器系統(tǒng)的內(nèi)部或附近,監(jiān)視敵方情況?
這些納米飛機可以懸停?飛行,敵方雷達根本發(fā)現(xiàn)不了它們?據(jù)說它還適應全天候作戰(zhàn),可以從數(shù)百千米外將其獲得的信息傳回己方導彈發(fā)射基地,直到引導導彈攻擊目標?
螞蟻士兵
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?一旦啟用,這些“納米士兵”就會各顯神通:有的專門破壞敵方電子設備,使其短路?毀壞;有的充當爆破手,用特種炸藥引爆目標;有的施放各種化學制劑,使敵方金屬變脆?油料凝結(jié)或使敵方人員神經(jīng)麻痹?失去戰(zhàn)斗力?
此外,還有被人稱為“間諜草”或“沙粒坐探”的形形色色的微型戰(zhàn)場傳感器等納米武器裝備?所有這些納米組配起來,就建成了一支獨具一格的“微型軍”?據(jù)美國國防部專家透露,美國第一批“微型軍”將在5年內(nèi)服役,10年內(nèi)可大規(guī)模部署?
蛛聲風
美國特制的聲感武器,其原理是利用貼敷于叢林樹干上的類蜘蛛監(jiān)控器具對周圍聲波進行處理,從而計算出敵人機械部隊的位置,速度?從而達到精確打擊敵人的目的?
納米技術還能造出來什么東西
“納米”武器：隨著納米技術的不斷成熟，在未來戰(zhàn)場上將出現(xiàn)各式各樣的袖珍偵察機、戰(zhàn)斗機等武器。作為21世紀一項關鍵技術，美國開發(fā)納米技術的經(jīng)費中有一半左右來自國防部系統(tǒng)。歐洲有關納米技術的一項軍事研究計劃已在法國一個實驗室開始起步。預計21世紀利用納米技術開發(fā)的微型武器將充斥未來戰(zhàn)場。未來，“納米衛(wèi)星”將布滿天空。這種衛(wèi)星比麻雀略大，質(zhì)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整合，具有可重組性和再生性，成本低，質(zhì)量好，可靠性強。例如“蚊子導彈”是利用納米技術制造的形如蚊子的微型導彈，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、指揮部和彈藥庫等?！靶湔滹w機”是一種如同蒼蠅般大小的袖珍飛行器，可攜帶各種探測設備，具有信息處理、導航和通信能力。其主要功能是秘密部署到敵方信息系統(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”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。所有這些納米武器組配起來，就建成了一支獨具一格的“微型軍團”。
