纳米机器人论文参考文献

文/呱呱鸟 现在人工智能领域的研究比较时髦，社会上的大量人力、物力都在往这方面投入，技术水平突飞猛进。估计再过二十年，将出现可以实际运用的人工智能纳米机器人。这些设想在八十年代的时候只是梦想，1987年，美国的科幻影片《惊异大奇航》获得第60届奥斯卡金像奖。 在这部片子中，就出现缩微的飞行器，称之为“阿尔法计划”，这个飞行器有多“微型”呢，它居然可以进入人的身体之中。 就像孙悟空进入铁扇公主的肚子里，可以在人的五脏六腑中转悠，这些梦想如今已经开始变成现实。预计人工智能纳米机器人，在20年左右的时间就可以进入成熟运用阶段，可以植入人的身体，在医学领域的运用将会非常广泛。 这些纳米级的机器人，可以帮助医生诊断疾病，同时可以治疗相应的病灶，修复破损的机体，也可以对人体的骨骼和肌肉进行再造。 纳米级的尺寸就可以进行细胞分子的手术，甚至可以在原子量级的组织中进行重新构造。 这就是合成生物学的概念，比如，可以治疗动脉硬化，可以处理一个个的癌细胞，精准治疗各种疑难杂症。 纳米级的机器人外形就像大肠杆菌一样，可以无处不在。纳米机器人依靠尾部的“鞭毛”旋转运动，实际上就是一个极其微型的马达驱动装置，所消耗的能量极小。 在能量消耗殆尽之后，可以随着人体的排泄物离开躯体，制造成本就是一个芯片和驱动器。 这是纳米生物学的重大突破，目前，第一代的纳米机器人是生物与机械的结合，未来机械的成分会越来越低。 纳米化之后，就可以很容易地注入人体的血管中，在动脉、静脉和心脏等器官中作业，心脏搭桥和支架就成为过时的玩意。 最要命的是可以进行基因的检测与修复，把有害的DNA进行剔除，也可以搭建新的DNA，想想都可怕，人的寿命会极度延长。如果把纳米级的设备植入人的大脑，将会把一个正常的人转化成为“半机器人”，以后，我们的身体里就会自带一大堆的“设备”。 发展的方向就是“人机一体化”，机中有人，人中有机。 机中有人早就已经做到，比如，坦克和飞机就是在机器设备中装上人，人的能力就变得非常强大。 如果把人的里面装上机器呢，只会变得更加强大。关键是一旦人脑中装上了机器，思维方式会不会发生改变呢，答案是肯定的，这种超级人类就会用超级的智力改变世界。 可以定义，超级人类是一种新型的机器人，是被机器控制的人类，超级人类如果再发明出点什么更厉害的东西，我们就无法控制了。 这已经涉及到技术进步与伦理之间的矛盾，虽然这些技术目前还控制在实验室之内，人们已经担忧其安全保障问题。 机器之间是可以相互学习的，其智力的发展速度和未来可能达到的程度，都是我们不可能想象的。 据说，科学家居然发现实验室中有两个机器人在对话，它们正在探讨如何控制地球与人类。人工智能下一步怎么发展，设备的微型化产生出的纳米级机器人，虽然可以为我们治疗疾病，延长寿命，但是负作用同时出现。 但愿这些都是危言耸听，技术的安全性和伦理道德问题，应该提到我们的议事议程。

2007 纳米技术给我们带来了哲学摘要：纳米技术是指在纳米尺度的物质正在准备，研究和工业陶瓷材料的产业化和利用纳米材料的研究和产业化跨越综合技术体系。纳米技术的发展扩大人类认识微观世界的能力，你可以探索微观尺度上的神秘男子和世界。另一方面，我们也应该看到纳米技术应用不当带来的灾难，本文总结了纳米技术成果的基础上的哲学辩证思维运用纳米技术危害。 关键词：纳米技术的哲学思考解决方案1文本纳米技术及其成就1 .1什么是纳米技术纳米namometer是英文的音译，是一个物理的计量单位，一纳米是一米的十亿分之一，相当于45个原子排列起来的长度。通俗点说，相当于万分之一的人的头发丝的厚度。就像毫米，微米，纳米尺度的概念，并没有物理意义。当物质到纳米尺度后，这个范围是1-100纳米的空间，材料性能就会发生突变，也有特殊的性质。这是两个不同的原子，分子，也不同于宏观性质的材料组合物的特定的材料，即纳米材料从原来的组合物。如果只有在纳米尺度，并没有特殊性能的材料，不能被称为纳米材料。在过去，人们只注意原子，分子或空间，而往往忽略了中间的领域，这一领域实际上是丰富的性质，但以前不知道这个尺度范围的性能。纳米尺度性能的小尺寸效应，表面积效应，量子尺寸效应。的第一个实现，它的性能并引用纳米概念的是，日本科学家，他们是在20世纪70年代与超微离子蒸发的方法，和其性能通过研究发现，：一个导电，导热的铜，银导体做后纳米尺度，也就失去了其原有的性质，显示出既不导电，也不导热系数。磁性材料，也类似的铁 - 钴合金中，使约20-30纳米的大小，磁畴变成单磁畴，它是比原来的磁高1000倍。 20世纪80年代中期，人们这种材料正式命名为纳米材料。 ＆NBS工艺陶瓷模具P; 纳米技术纳米技术是指以至100纳米纳米材料研究领域是最有活力未来的经济和社会发展具有非常重要的影响的研究对象，但也是最积极在纳米技术，最接近应用的重要组成部分。近年来，纳米材料和纳米结构取得了令人瞩目的成就。例如，存储密度每平方厘米的磁量子磁盘纳米棒阵列，低成本，高效率的发光纳米波段可调谐激光器阵列，价格低廉的高能量转换纳米结构太阳能电池和热电转换元件，400克一个轨道炮道轨烧蚀的高强度和高韧性纳米复合材料的出现，它表明它是一个新的支柱产业，在国民经济和高科技领域的应用潜力。正如美国科学家估计，“这个微小的隐形人可能给物质在各个领域带来了一场革命。”纳米材料和纳米结构的应用将如何调整国民经济的支柱产业的布局，设计新产品，形成新的产业和高新技术改造传统产业进入了新的机遇。纳米材料和纳米结构的重要科学意义在于它开辟了一个新的水平的性质的认识，是知识创新的源泉。由于纳米尺度的结构单元（1100urn）和许多材料的特征长度，如电子的De布鲁奥预定的波长，超导相干长度，隧穿势垒的厚度，强磁性的相当关键的尺寸，从而导致纳米材料和纳米结构的物理和化学性能是不同的，从微观的原子，分子，也不同于宏观物体，从而把人们探索自然，创造知识的能力延伸到宏观和微观之间的物体之间的中间领域。纳米材料的诞生状态多年来在各个领域所取得的成就的影响和渗透一直引人注目。在20世纪90年代，纳米材料的内涵扩大的领域逐步拓宽。一个突出的特点是基础研究和应用研究的衔接非常紧密，实验室成果转化速度之快出乎人们期望，基础研究和应用研究已取得重要进展。 4纳米技术产业的发展趋势（1）信息产业中的纳米技术：信息产业不仅在国外，在中国也占有举足轻重的地位。 2000年，中国的信息产业创造了gdp5800亿元。纳米技术在信息产业的应用主要表现在三个在我的眼里纳米方面：①网络通信，宽带网络通信，纳米结构器件，芯片技术和高清晰度数字显示技术的论文。因为不管通讯，集成或显示，原器件，美国已经工作，现在是一个单一的电子设备，隧道电子器件，自旋电子器件，该设备已在实验室研制成功，并可能在2001年年进入市场。 ②光电子器件，分子电子器件，巨磁电子器件，我国仍落后在这方面，但这些原始设备进入商品市场，甚至10年，所以中国到15年至20年这方面的研究提前。 ③关键纳米网络通信设备，如网络通信激光器，滤波器，谐振器，微电容，微电极等，我们的研究水平并不落后，仅安徽省。 ④压敏电阻，非线性电阻等，可以进行，添加氧化锌纳米材料。 （2）环保产业在纳米技术：纳米技术在空气中20纳米和200纳米的水污染物是不可替代的技术。要清理环境，我们必须使用纳米技术。现在，我们已经成功地制备甲醛，氮氧化物，一氧化碳可降解的移动设备，使超过10ppm的有害气体降低到的空气，该装置已进入实用化阶段的生产;使用多孔小球的组合光催化纳米材料已成功地用于有机废水降解苯酚和其他传统技术难以降解有机污染物，具有良好的降解效果。近年来，许多公司都致力于光催化纳米技术处理等行业，并改善水质，已初见成效，稀土氧化铈纳米组合技术和贵金属加工设备，汽车尾气的效果很明显的转变，治理在淡水藻类污染所造成的近期初步研究已成功地在实验室里。 （3）能源与环保纳米技术：合理利用传统能源和新能源的发展是我们当前和今后的一项重要任务。在传统能源的合理利用，现在主要是清除剂，促进剂，使煤燃烧，燃烧他们从流通，减少硫的排放量，不再需要辅助装置。此外，纳米技术的使用，以提高汽油，柴油燃料添加剂已经，事实上，它是一种可燃液体簇的小分子物质，燃烧，净化。在开发新能源的国内外进展迅速，成为非可燃气体，可燃气体。研发现在是一个主要的国际能源转换材料，也做了，它包括太阳能转化成电能，热能转化为电能，化学能转化为电能。 （4）纳米生物医药：这是国家加入WTO后最有前途的领域之一。目前，国际医药产业正面临着新的决定，那就是用纳米尺度发展制药产业。纳米生物医学必要的物质从植物和动物中提取，然后在纳米尺度组合，以最大限度地提高疗效，这正是的想法？中国中医药。提取后，在本质上，有几的骨架，如人体可吸收糖，淀粉，使其效率和有针对性的药物释放。传统药物的改进，利用纳米技术可以提高一个档次。 （5）纳米技术和新材料：纳米技术和新材料虽然不是最终产品，但是是非常重要的。据美国估计，到21世纪30年代，汽车40％的钢材和金属材料是轻质，高强材料来取代，这样可以节省燃气40％以上，减少二氧化碳排放量40％，在这一个，你可以每年100美元亿美元，并创造社会效益。另外，各种功能性材料，玻璃的透明性，但重量重，具有纳米改进它，这样它变得更轻，所以，这种材料不仅是力学性能，而且还具有其他功能，以及光的颜色，光存储，反映各种紫外线，红外线，光的吸收，存储等功能。 （6）纳米技术对传统产业改造：对于中国来说，目前被切成纳米技术，纳米技术和传统产业结合最好的机会在所有技术领域。首先，家电，轻工，电子等行业。合肥美菱集团从1996年开始研制纳米冰箱，可折叠PVC磁性冰箱门封不发霉，使用抗菌涂料里面的水果是使用纳米材料，轻工业的发展，电子产品和家用电器可以带动涂料，材料，电子原器件等行业，其次是纺织业。人造的纤维和纺织行业的发展趋势，中国进入WTO纺织品能够占据一个有利的位置，现在必须充分应用纳米技术，纳米材料。去年在绝缘，保温衣的电视宣传，纳米技术的应用，有一些特殊的功能，防静电，阻燃等，纳米导电材料组装到里面，可以是11万伏的压力，人体盾牌，在这方面的应用纳米技术的纺织行业形势看好;三，电力行业。使用纳米技术的20万伏和11万伏变压器传输瓷轮可以增加11万伏电击性能瓷器釉，无霜，别人是整体性能非常不错;第四是建材行业的油漆和涂料，包括各种陶瓷釉料，油墨，纳米技术干预，可以使产品的性能升级。 发展纳米技术和材料的不断发展给我们的生活发生了翻天覆地的变化，极大地改变我们的生活，但纳米材料的安全问题引起人们的关注。 反射纳米技术从“纳米牙膏的”纳米护肤霜“，”，已知全球使用纳米技术产品市场上已经有超过300种。纳米技术开始走入人们的生活区。与此同时，人们可能纳米材料，潜在的安全问题一直是心有余悸。 早在三年前，有几个人的报告“纳米”这个极具潜力的新兴技术的困惑。在2003年的美国化学学会年会上，有三个研究小组发表纳米材料的毒性特别报告。美国航空航天局的研究小组发现，碳纳米管会进入肺泡形成肉芽肿，这是典型的结核病。杜邦公司的一个研究小组也发现了类似的结果。罗切斯特，纽约大学的研究人员使老鼠含有PTFE粒子直径为20nm，在空气中15分钟，并在接下来的4个小时内亡的老鼠，被暴露，而另一组用直径为120nm的颗粒在空气中，则安然无恙。该研究小组还发现另一项实验中纳米粒子能够进入大鼠的嗅球，并迁移到大脑。 目前，纳米技术的注意力集中在安全问题：纳米粒子对人类健康和对环境造成的负面影响的潜在风险。虽然纳米材料的毒性问题，现在说还不清楚，但专家们一致认为需要进行专门研究纳米技术的潜在风险及其不利影响。 纳米技术术语---麻省理工学院的埃里克·德雷斯勒，早在1986年发表的“创建由发动机的发明者，”一书上的各种物质的原子大小的纳米技术的操作的详细说明现状，未来发展潜力和危险。使他不仅引发了对纳米技术的兴趣，也让许多人担心未来的纳米技术。 “纳米技术是远远高于它的好处的风险。”在整个20世纪90年代，这种说法一直在科学界普遍。 2000年底，“发现”杂志评选其顶部的20个危险的21世纪，纳米技术和行星撞击地球，一个全球性的流行病，被列为其中之一。因此，在科学家眼中，纳米技术是危险的，它在哪里？它开始谈论斯勒。在他的书中，德雷斯勒想象的东西称为“钳工”通过原子的纳米机械取放，分子大小的人造纳米机器可以像人体一样，蛋白质和酶，制造出的东西，如电视和电脑---当然，也包括自己。因此，科学家们开始担心：如果你可以听这些人钳工商誉命令的，肯定是一件好事，但如果控制程序错误或恶意使用，想一台电脑蠕虫无限自我复制无限期的，从而覆盖和破坏整个地球？ 相关阅读：新型建材+碳纳米管纪事ChroniclesofCarbonNa的... 发表于2007-12-1800：41 |碳纳米管世界现代设计史论文佛山陶瓷模具纪事八发件人：... 什么新型建材科学家看未来的世界关键字：创新和技术的发展，世界各国，人是未来人类服装的未来世界粮食低热量低胆固醇随着现代科技的飞速发展...... 新大楼！技术融入人文科学知识，科学新闻科学论文陶瓷材料科学家都有这样的感觉：其实他们是 - 探索宇宙秘密的，它不是最终体积小的纳米技术研究课题... 科技新闻::纳米孩子的父亲在眼里新型建材今年刚40岁的王中林博士是一位美国教授在佐治亚理工学院，乔治亚理工大学纳米氧化物陶瓷学校和材料科学... ，新型建材科学家希望未来的世界关键词：发展中世界的国家，人是未来人类的创新和技术的服装未来世界粮食低热量低胆固醇随着现代科技的飞速发展...... 新型建材，科学家希望未来的世界关键词：发展世界各国的未来人类的创新和技术的人们的穿着未来世界食品低热量低胆固醇随着现代科学技术的飞速发展......

作者/文龙

如果你想构建一个功能齐全的纳米级机器人，只需要将电子电路、传感器、天线等一系列元件进行整合；但如果您想让它动起来，就需要能够弯曲的材料。

康奈尔大学的研究团队创造出微米大小的形状记忆驱动器，只需提供快速震荡电压，就可使原子大小厚度的平面材料能够自行折叠成立体的3D 构造。并且，一旦材料弯曲，即使是去除电压也能持续保持形状。

研究成果于3月17日以「用于低功率微型机器人的微米级电可编程形状记忆驱动器」（ Micrometer-Sized Electrically Programmable Shape Memory Actuators for Low-Power Microrobotics ）为题发表在《科学·机器人》（ Science Robotics ）杂志上，并登上了杂志封面。论文的主要作者是博士后研究员刘清坤和博士生王伟。

形状记忆效应是指某些材料在暴露于诸如温度、电磁场或光等外部刺激时保持临时的特定形状并恢复其原始形状的能力。

理想的可以集成到微型智能系统中的形状记忆驱动器具有多个挑战：材料应能够长时间保持形状，能够被电驱动以及可弯曲至微米级的曲率半径。另外，应该使用与现代半导体制造相一致的技术来制造它，以实现与现有电子设备的集成。

该团队研发出的纳米器件由一层纳米厚的铂薄膜组成，该薄膜在一侧被钝化层覆盖，通过对铂表面施加正向电压进行电化学氧化，使得氧化层中产生导致弯曲的应变。由于嵌入的氧原子会聚在一起形成势垒，阻止其扩散出去，该器件甚至可以在停止施加电压后仍能保持形状。

通过向设备施加负电压，研究人员可以去除氧原子，并迅速将铂还原为原始状态。通过改变面板的图案，以及铂是暴露在顶部还是底部，可以创建一系列折纸结构。

这种形状记忆驱动器不仅可以在100 ms内快速折叠，还可以重复折叠数千次。不需供电即可长时间的保持形状，使其可以在最大程度上降低功耗，这对微型机器人来说十分有利。

该驱动器还具有很强的柔韧性，驱动器弯曲的曲率半径可达到小于1微米。柔韧性对微观机器人的制造之所以重要，是因为机器人的尺寸取决于各种附件的折叠程度。弯曲程度越大，折痕越小，每台机器的占地面积就越小。

为了对研究成果进行演示，康奈尔大学研究团队还制造出了可能是世界上最小的自折叠折纸鸟。在此之前，他们发明的最小的行走机器人获得了吉尼斯世界纪录。现在，他们希望用这只仅有60微米宽的自折叠折纸鸟创造新的记录。

刘清坤说：「在如此小的规模上，它不再像传统的机械工程，而是化学、材料科学和机械工程的混合应用。」

主导整个项目的物理学教授伊泰·科恩（Itai Cohen）和保罗·麦克尤恩（Paul McEuen）称赞刘清坤的化学背景给该项目带来了额外的惊喜，提供了能够使材料折叠并保持形状背后蕴含的电化学反应原理。

「最困难的部分是制造能够响应CMOS电路的材料，」Cohen说，「这就是清坤为这种形状记忆驱动器所做的工作，你可以用电压驱动它并使它保持弯曲的形状。」

该团队目前正在努力将其形状记忆驱动器与电路集成在一起，制造出具有可折叠四肢的行走机器人以及通过波动向前移动的片状机器人。这些创新可能有一天会促使纳米Roomba 型机器人能够清除人体组织中的细菌感染，甚至研发出比当前手术设备小十倍的纳米机器人。

「我们希望能有一个具有大脑的微观机器人，这意味着需要具有由互补金属氧化物半导体（complementary metal-oxide-semiconductor, CMOS）晶体管驱动的部件。」

想象一下，一百万个装配式微型机器人从晶圆上释放后折叠成特定形状，自行完成它的任务，或是组装成更复杂的结构。这是团队的最终愿景。

McEuen认为：「我们作为人类的主要特征是，我们已经学会了如何在人类规模乃至更大规模上构建复杂的机器和系统，但是，我们还没有学会如何在微小规模上建造机器。学习如何构造像细胞一样小的机器，是人类可以做到的根本性发展的一步。」

目前为止，McEuen和Cohen的持续合作已产生了许多纳米级的机器和组件，并且每一代都比上一代更快、更智能、更优雅。

但一个重要的问题是：设计、制造和操作此规模的机器人，需要改变哪些原则？

「这些薄层只有大约30个原子厚度，而纸张的厚度就有100,000个原子。因此，弄清楚如何制作具有这种结构的东西是一项巨大的工程挑战。」

美国陆军作战司令部陆军研究办公室项目经理迪恩·卡尔弗（Dean Culver）对他们的工作表示认可：「Cohen教授和他的团队正在突破我们可以在微米甚至纳米尺度上控制运动的速度和精确度的界限。除了为纳米机器人铺平道路之外，这项工作的科学进步还可以实现与智能材料设计以及分子生物学的互动。」

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