从精密制造到改变生命，被低估的纳米机器人 _纳米机器人

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文/观察未来科技
当前，随着人们更深入地探索由分子和纳米粒子构成的表层量子宇宙，科技的发展正朝着微观世界延伸而去，并重新想象各种可能性。许多人可能并没有意识到，纳米技术已经在为我们生产各种日用品了。
现在的很多防晒霜就含有纳米粒子，它们可以帮助吸收危险的紫外线，另外，纳米粒子还可以更平滑地覆盖在人体皮肤表面。类似的纳米粒子还被使用在食品的包装上，以减少紫外线对食品的照射，从而延长食品的保质期。有些用于碳酸饮料的塑料瓶现在也含有纳米黏土，而这种材料可以让碳酸饮料的保质期延长数月之久。当然，纳米技术的意义远不止于此。
基于纳米技术的纳米机器人正在拓宽人类物质世界的边界，并且以很多种不同的方式重塑制造、医疗等领域的概念，带来可以颠覆未来的想像。

3D打印和纳米机器人
3D打印是根据产品的数字特征，逐层制造产品的技术。制造时先铺设一层超薄的底层材料，然后层层香加，直到形成完整的立体产品。当然， 3D打印不仅限于对消费者进行扫描，然后制作成可以放在婚礼蛋糕上或者共他任何地方的玩偶，尽管这看上去非常新潮。
更重要的是， 3D打印作为先进制造技术，是未来制造的必经之路，其颠覆效果至少不低于20世纪的流水线生产。比如，在医学领域， 3D打印能够为患者制造钛合金下颚，包括与真实颌骨相连接的铰接关节，可以容纳静脉和神经再生的凹槽等。 3D打印在假肢制造也具有无可比拟的优势。
使用3D打印的另一个例子则是制造原型产品，比如，在风洞中进行测试的飞机原型。 3D打印之所以被广泛用于原型生产，而不是后线的大规模生产的一个原因是，原型生产更强调灵活性，而大规模生产则更强调效率。在生产效率方面， 3D打印暂时还无法与传统的制造方法相比。
与此同时，另一个横亘在3D打印技术前的障碍，就是3D打印技术的精度问题。不可否认， 3D打印许诺了人们一个美好的制造前景。未来，当我们想要购买时，或许，我们只需要收到一份该产品的数字设计图文件，然后只要将该文件输人我们自己的便携式多功能3D打印机，就可以快速将它生产出来。但不可忽略的因素是， 3D打印的精度，决定了最终产品的质量。
当然，现在的3D打印设备所使用的原材料范围非常有限，并且其精度对很多应用来说都不够。通用3D打印技术的发展只有达到纳米技术领域，即以原子或分子的精度操控物质，或者是在操控物质时，其某一个空问的维度至多延伸100纳米，才能够满足原子级的精确制造。
而从3D打印机到原子精确制造，精度上将有一个非常大的跨度。比如，制造下颚的先进3D打印机，其打印的每层厚度约为30微米，相当于100000层原子的厚度，因此，要想每次只控制一层原子，意味着精度要提高100000倍。
对于未来制造而言，一个不可回避的问题是，人类最终能实现哪种程度上的原子精确制造？而人们把这个问题聚焦于纳米层面的原因在于，纳米尺度要比显微尺度小1 000倍，并且比我们每天体验到的米级尺度的世界小10亿倍。这与我们所知的宏观世界截然不同，纳米是一个度量微观世界的长度单位，纳米特殊的长度，也赋予了纳米特殊的性质。
而要想实现高精度的原子精确制造，其中的一个可行性，就是纳米机器人——纳米机器人的手臂，可以把分子片段或单个原子输送并安置到指定位置，其中的关键就是机器人手臂尖端的化学性质。
不过，对于原子精确制造在生物学之外的可行性，纳米技术专家们则有不同的观点。美国国家科学院2006年的一份报告表达了这种不确定性：
“如今，尽管可以从理论上计算，但是还不能可靠地预测化学反应最终可达到的周期范围、错误率、反应速度，以及这种自下而上的制造系统中的热力学效率。因此，虽然可以从理论上计算所制造产品的完美性和复杂性，但还不能准确地预测实际产品性能。 ”

改变生命的可能
除了在精度制造领域有所作为，纳米机器人更具有前景的应用，则表现在医疗领域——实际上，人体才是这个世界上最为精密的机器。

从精密制造到改变生命，被低估的纳米机器人

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