金刚石——微型机械的理想材料

摘要：

圣地亚国际能源实验室的工作人员已经成功地研制出世界上第一部金刚石微型机械。由于金刚石与生物机体的适应性，并且可以制成放置于人身体内的小型设备，目前金刚石被视为微观技术领域的关键材料。硅制的微型电机系统已经被应用在轿车的气囊等设备中，用金刚石代替硅可以制成放置于体内的小型药物释放装置而不会引起过敏反应。金刚石能够成为微型机械的理想材料不但是由于它与生物体的适应性，而且它还具有很强的耐磨性和很小的“静态阻力”、粘性和其他摩擦力学特性。研究人员制造出由两条梳子状的金刚石组成的1mm2的驱动装置，在一个平面上，一段梳状驱动装置被固定在底部，另一段梳可以在弹性区域内自由移动。一条金刚石棒与可移动部分的梳脊相连，一种交互的动力流作用于驱动装置，当正向的力流转变为反向时，两组梳相互排斥，导致可移动的梳前后滑动。制造这部实验仪器需要3个多小时，金刚石被保存在脉冲激光沉积物中。为防止金刚石弯曲而实施的韧化工作可以迅速完成。这部小型设备是用硬度仅次于金刚钻的无定型金刚石蚀刻而成，这种蚀刻方法与硅片的制作工艺非常相似。主持这项工作的研究人员约翰·苏里文和汤姆·弗莱德曼认为他们的研究旨在延长微型机械的使用寿命。“微型机械，无论造型有多么精巧，它仍然属于机械而且易受磨损。”汤姆·弗莱德曼认为，金刚石的持续使用时间比传统的多晶硅长10 000倍，“我们使用的材料与硅呈化学良性，在用硅作为基础材料的微型机械表面加一层金刚石可以抵抗额外的力量和磨损。”

机标关键词：金刚石、微型机械、驱动装置、材料、可移动、小型、微型电机系统、适应性、设备、人员、莱德曼、制作工艺、制造、体内、汤姆、释放装置、使用寿命、蚀刻方法、实验仪器、生物机体

分类号：TP3;TM9

在线出版日期：2004-01-08（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

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