微纳运动实现技术及其发展现状

微纳制造技术就是对制造的认识尺度达到微纳米级的制造技术，使制造对象在外力或外场作用下在几何尺度上获取一种可以微纳米量级表征的形性运动变化行为。实施这种形性微纳尺度量级运动行为的系统则为微纳运动系统。因此，微纳运动系统的基本特性就是其定位和运动控制精度必须达到微纳米尺度等级。该系统是集微纳运动机构，微纳制动/驱动技术、微纳位移检测技术，以及微纳控制技术于一体的有机综合体。在这些技术中，如果某一方面得到改进或提高，都将使其获得整体性发展。

微纳运动系统的发展源于微机械的研究，早在20世纪60年代，美国就开始了微机械研究，并运用硅片腐蚀方法制造了应用于医学的计算机电极阵列探针，接着又在微传感器等方面取得了诸多成果。美国在微纳技术方面的这些早期的发明和探究，最终奠定了其今天在该技术领域中的领先地位。相较于美国，日本起步略晚，但是由于政府、学术界及产业界的高度重视，日本在微细工具与微细加工、微流量泵、微传感器、微继电器等方面的研究也获得了较快的进展。德国更是已研制成功振动和加速度传感器、流量与温度传感器等各种微型构件。国内由于技术基础、资金等方面存在的问题，对微纳技术的研究起步较晚，在研究规模、技术水平方面与先进国家相比还存在一定的差距，但随着各方面研究的不断投入，也取得了一定的进展。例如，清华大学研制成功了多晶硅梁、微流泵与阀、微弹簧等微器件，哈尔滨工业大学（简称哈工大）研制出了电致伸缩陶瓷驱动二自由度机器人，位移范围为10 mm×10 mm；另外，上海交通大学（简称上海交大）、西北工业大学（简称西工大）、中国科学院上海光学精密机械研究所（简称中科院上海光机所）等一些单位在微纳运动驱动如柔性微致动器、多晶硅齿轮、微静电机、微机械测试技术等方面做了不少研究工作。(www.xing528.com)

近年来，随着《中国制造2025》等纲领性文件发布，中国版“工业4.0”的“智能制造”成为发展性课题，引发了国内多项产业的创新转型大风潮，多种新领域（如航天技术、生物医学、微电子技术等）为加快自身发展，对微纳米机械和微纳运动实现技术的诉求更加迫切。