纳米加工技术
纳米技术科技论文

题目:纳米加工技术学校:新乡学院学院:机电工程系专业:机械设计制造及其自动化班级:11级2班学号:***********姓名:张**指导老师:***纳米加工技术摘要:纳米加工技术是一门新兴的综合性加工技术。
它泛指纳米级(0.1~100nm)尺度的材料制备,以及零件与系统的设计制造测量和控制的相关科学与技术。
纳米级精度的加工和纳米级表层的加工,即原子和分子的去除、搬迁和重组是纳米技术主要内容之一。
纳米加工技术担负着支持最新科学技术步的重要使命。
国防战略发展的需要和纳米级精度产品高利润市场的吸引,促使了纳米加工技术产生并迅速发展。
关键字:纳米加工、纳米科技﹑纳米材料前言随着信息时代的到来,信息高速公路、网络技术、移动通信技术、多媒体技术的飞速发展,促进高集成度、超高速、超高频集成电路及器件研制开发的特征尺寸越来越细,加工尺寸从微米直到纳米尺度。
微纳米加工科学技术研究涉及材料科学﹑信息科学﹑物理科学﹑光学﹑生物学﹑和制造科学等。
在宏观研究中所常用的物理量,如弹性模量﹑密度﹑温度﹑压力等,在微观尺度领域可能对其要进行重新定义,我们熟悉的牛顿定律﹑欧几里得几何学热力学﹑电磁学﹑流体力学可能不在适用,而量子效应﹑物质的波动性﹑原子力等微观物理性却有重要的作用。
所以,需要纳米、甚至原子层次的微纳米加工技术,以探索材料与器件的新特性。
可见,基础科学的研究发展往往需要技术科学提供强有力的支持,要想探索在纳米尺度下物质的变化规律、新的物理性质和器件功能及可能的应用领域,同样离不开相应的技术手段。
微纳米加工技术作为当今高技术发展的重要领域之一,是实现功能结构与器件微纳米化的基础。
借助微纳米加工技术,人们可以按照需求来设计、制备具有优异性能的纳米材料或纳米结构及器件与装置,发展探测和分析纳米尺度下的物理、化学和生物现象的方法和仪器,准确地表征纳米材料或纳米结构的物性,探索纳米尺度下物质运动的新规律和新现象,去发现现有知识水平未能理解和预测的现象和过程,发展新的纳米材料、功能器件。
纳米技术原理

纳米技术原理
纳米技术是一种新兴的技术,它利用纳米尺度的物质来设计和
制造新型材料、器件和系统。
纳米技术的原理主要包括纳米材料的
特性、纳米加工技术和纳米尺度的现象。
在纳米尺度下,物质的性
质会发生显著的变化,这为纳米技术的应用提供了丰富的可能性。
首先,纳米技术的原理之一是纳米材料的特性。
纳米材料具有
较大的比表面积和量子尺寸效应,这使得纳米材料具有独特的物理、化学和生物学特性。
例如,纳米材料的光学、电子、磁学、力学等
性质都会随着尺寸的减小而发生变化,这为纳米技术的应用提供了
丰富的可能性。
其次,纳米技术的原理还包括纳米加工技术。
纳米加工技术是
指通过控制和操纵原子和分子来制备纳米结构和器件的技术。
目前,常见的纳米加工技术包括化学气相沉积、物理气相沉积、溶液法、
纳米压印、自组装等。
这些技术可以制备出具有纳米尺度特征的材
料和器件,为纳米技术的应用奠定了基础。
最后,纳米技术的原理还涉及纳米尺度的现象。
在纳米尺度下,物质会呈现出许多特殊的现象,如量子点效应、量子隧穿效应、表
面效应等。
这些现象为纳米技术的应用提供了丰富的可能性,例如,利用量子点效应可以制备出发光二极管、激光器等器件,利用量子
隧穿效应可以制备出纳米尺度的电子器件等。
总之,纳米技术的原理包括纳米材料的特性、纳米加工技术和
纳米尺度的现象。
这些原理为纳米技术的应用提供了丰富的可能性,可以应用于材料、能源、医学、电子等领域,具有广阔的发展前景。
希望本文的介绍能够帮助读者更好地理解纳米技术的原理和应用。
纳米级加工填料技术

纳米级加工填料技术哎呀,纳米级加工填料技术,这玩意儿听起来就像是那种让人头大的科学术语,对吧?但别急,我今天就用咱们平时聊天的口气,给你聊聊这玩意儿到底是个啥。
话说,那天我在家闲着没事,就在网上瞎逛,突然就看到了一个视频,讲的就是这个纳米级加工填料技术。
一开始我还以为是什么新出的化妆品呢,结果一看,好家伙,这玩意儿可比化妆品厉害多了。
视频里头,一个穿着白大褂的科学家,手里拿着一个看起来像是放大镜的东西,对着一块小小的材料指指点点的。
他说这是他们实验室最新研发的纳米级填料,能干啥呢?能填补材料上的那些肉眼看不见的微小裂缝。
我心想,这玩意儿听着挺玄乎的,但跟我有啥关系呢?然后,科学家就开始给我科普了。
他说,这技术啊,能用来制造更耐用的飞机零件,更结实的桥梁,甚至是更舒适的运动鞋。
我一听,这可不得了,这不就是那种能让我们生活变得更好的东西嘛!他接着说,这纳米填料就像是给材料打了个补丁,但是这个补丁小到你根本看不见。
想想看,要是你的运动鞋鞋底有个小洞,你肯定得去补一补,不然走路就不舒服。
这纳米填料就是干这个的,但是它补的是那些我们看不见的小洞。
我越听越觉得神奇,这技术就像是个隐形的超级英雄,默默地保护着我们的世界。
科学家还说,这技术还能用在医疗领域,比如制造更精确的医疗器械,帮助医生更好地治疗病人。
说到这儿,我突然想起来,我有个朋友前段时间摔了一跤,膝盖受了伤,要是这纳米填料技术早点儿应用在医疗上,说不定他恢复得能更快些。
最后,科学家还提到,这技术虽然听起来高大上,但其实它的原理并不复杂,就是利用纳米级别的材料,去填补那些微小的缺陷。
这让我想到,有时候,解决问题的方法并不需要多复杂,简单有效才是王道。
所以啊,纳米级加工填料技术,听起来虽然有点拗口,但它其实就在我们身边,默默地改变着我们的生活。
下次你看到飞机在天上飞,或者走在大桥上,不妨想想,这里面可能就有纳米填料技术的功劳呢。
这就是我对这个技术的一点小见解,希望没让你觉得太枯燥。
纳米科技在食品加工中的应用方法介绍

纳米科技在食品加工中的应用方法介绍引言:纳米科技是研究和应用尺寸小于100纳米的物质和结构的学科。
近年来,随着纳米技术的快速发展,食品加工业也开始采用纳米技术来改善产品的性质和特性。
本文将介绍纳米科技在食品加工中的应用方法,包括纳米材料的应用、纳米改性技术以及纳米传感技术。
一、纳米材料的应用1. 纳米颗粒纳米颗粒是纳米科技中常见的一种纳米材料,在食品加工中有着广泛的应用。
纳米颗粒被用于调节食品的颜色、味道和口感。
例如,纳米颗粒可以被添加到巧克力中,改变其颜色和光泽度,增加消费者的吸引力。
此外,纳米颗粒还可以被用作更好的食品添加剂,提高了食品的稳定性和保存期限。
2. 纳米荧光探针纳米荧光探针具有较高的荧光强度和化学稳定性,并且可以通过调整粒子大小和组分来实现针对不同食品成分的识别。
利用纳米荧光探针,可以实现对食品中重金属、农药和添加剂的检测和监测,从而保证食品的安全性。
3. 纳米膜纳米膜是一种具有超薄层的薄膜,可以用于过滤和分离食品中的微小颗粒和微生物。
通过调整纳米膜的孔径和组分,可以实现对不同颗粒大小和类型的选择性分离,从而提高食品的纯度和质量。
例如,在饮用水处理中,可以使用纳米膜来去除水中的细菌和病毒,确保饮用水的安全。
二、纳米改性技术纳米改性技术是通过将纳米材料添加到食品中,改变其物理和化学性质,从而改善其品质和功能。
以下是几种常见的纳米改性技术:1. 纳米包埋技术纳米包埋是将纳米材料嵌入到食品中的一种方法。
通过纳米包埋技术,可以改善食品的储存稳定性和口感,并增加营养价值。
例如,将纳米化钙嵌入到鲜果汁中,可以延长果汁的保存期限并增加其中的钙含量。
2. 纳米包覆技术纳米包覆是将纳米材料覆盖在食品表面的一种方法。
通过纳米包覆技术,可以改善食品的外观、保鲜性和口感。
例如,将纳米二氧化硅包覆在水果表面,可以延长水果的保鲜期,并防止水果因腐烂而损失营养。
3. 纳米乳化技术纳米乳化是将纳米颗粒分散在食品中的一种方法。
纳米加工技术论文

纳米加工技术论文纳米加工技术作为引起一场新的产业革命的科学技术,备受世人瞩目。
下面小编给大家分享一些纳米加工技术论文,大家快来跟小编一起欣赏吧。
纳米加工技术论文篇一纳米技术探析摘要:纳米科学技术是以许多现代先进科学技术为基础的科学技术,是现代科学和现代技术结合的产物。
纳米科学技术将引发一系列新的科学技术,将对社会的发展作出更大的贡献。
关键词:纳米技术意义展望一、纳米技术的内涵纳米技术是一门在0.1―100nm空间尺度内操纵原子和分子,对材料进行加工、制造具有特定性能的产品,或对物质进行研究、掌握其原子和分子的规律和特征的高新技术学科,被认为是“今后十年最可能使人类发生巨大变化的十项技术”之一。
纳米技术包含下列四个主要方面:(1)纳米材料。
当物质到纳米尺度以后,即0.1―100nm这个范围空间,物质的性能就会发生突变,出现特殊性能。
这种既具不同于原来组成的原子、分子,又不同于宏观的物质的特殊性能构成的材料,即为纳米材料。
(2)纳米动力学。
主要是微机械和微电机,或总称为微型电动机械系统,用于有传动机械的微型传感器和执行器、光纤通讯系统,特种电子设备、医疗和诊断仪器等。
用的是一种类似于集成电器设计和制造的新工艺,特点是部件很小,刻蚀的深度往往要求数十至数百μm,而宽度误差很小。
(3)纳米生物学和纳米药物学。
如在云母表面用纳米微粒度的胶体金固定dna的粒子,dna的精细结构,等等。
纳米生物学发展到一定技术时,可以用纳米材料制成具有识别能力的纳米生物细胞,并可以吸收癌细胞的生物医药,注入人体内,用于定向杀癌细胞。
(4)纳米电子学。
包括基于量子效应的纳米电子器件,纳米结构的光/电性质,纳米电子材料的表征,以及原子操纵和原子组装,等等。
当前电子技术的趋势要求器件和系统更小、更快、更冷。
更快,是指响应速度要快。
更冷,是指单个器件的功耗要小。
但是更小并非没有限度,纳米技术是建设者的最后疆界,它的影响将是巨大的。
二、研发纳米技术的重要意义在充满生机的21世纪,信息、生物技术、能源、环境、先进制造技术和国防的高速发展必然对材料提出新的需求,元件的小型化、智能化、高集成、高密度存储和超快传输等对材料的尺寸要求越来越小;航空航天、新型军事装备及先进制造技术等对材料性能要求越来越高。
纳米技术和材料的制备方法

纳米技术和材料的制备方法随着科技的不断发展和进步,人们对材料和技术的要求也越来越高。
而纳米技术和纳米材料便因其独特性质和应用前景而备受关注,成为研究热点。
那么,纳米技术和材料又是如何制备的呢?纳米技术制备方法纳米技术是指利用特定的物理、化学及生物学原理和方法,在纳米尺度范围内制备、加工、修饰及调控物质结构、形态、组成、性能和功能的技术及其应用。
纳米技术的制备方法主要包括:1.物理法:利用物理方法对原子、分子进行组装,形成纳米结构。
如气相合成、溅射、凝聚和纳米压印等。
2.化学法:利用化学反应对物质进行合成和修饰,控制粒径和形貌。
如溶胶-凝胶法、水热法、沉淀法、电化学沉积法和微乳法等。
3.生物法:利用生物学原理和生物大分子对原子、分子进行组装,形成纳米结构。
如生物合成法、酶催化法等。
4.机械法:利用机械加工技术对材料进行处理,形成纳米结构。
如球磨法、高能球磨法等。
这些方法各有特点,可以根据不同需要选择合适的方法进行制备。
纳米材料制备方法纳米材料是指在纳米尺度下表现出特殊性质和特殊应用效果的材料。
纳米材料的制备方法主要包括:1.蒸发冷凝法:利用化学气相沉积(CVD)和物理气相沉积(PVD)等方法,将气态的纳米材料沉积在基底上。
2.溶胶凝胶法:利用金属盐或金属有机化合物等化合物制备凝胶或氧化物纳米粒子,然后通过烧结等方式制备纳米材料。
3.切削法:利用机械方式将块状材料切削成纳米级的粉末或片材。
4.电化学沉积法:利用电解液中的离子对电极进行沉积,制备纳米材料。
纳米材料制备的方法和制备的材料种类非常丰富,可以根据不同需要选择合适的方法进行制备。
总结纳米技术和纳米材料的制备方法多种多样,都具有其独特的特点。
在实际应用中,可以根据需要选择不同的制备方法和材料种类,以满足不同的需求。
未来,随着纳米技术和纳米材料的不断发展和进步,其应用范围将会更加广泛,也将为人们带来更多的便利和发展机遇。
芯片制造技术中的纳米加工研究

芯片制造技术中的纳米加工研究随着电子行业的不断发展,芯片制造技术中的纳米加工研究越来越受到重视。
纳米加工技术是一项涉及到微观世界的技术,能够创造出更加精密的芯片,提高芯片的工作效率和成品率,并且也能推动先进制造技术的发展。
在本文中,我们将对纳米加工技术的研究进展以及其在芯片制造技术中的应用进行详细的介绍。
纳米加工技术的发展历程纳米加工技术是以高度可控制的方式制作纳米级结构的技术。
纳米加工技术研究的方向从最初的表面纳米处理,逐渐发展到纳米加工、纳米加工模具制造、纳米元器件制备、纳米结构和器件的表征、纳米光学加工等,成为一个涵盖了众多学科领域的基础技术。
最初,纳米加工技术只是一种在半导体制造过程中用来加工平面面积的技术,后来随着人们对研究深入和越来越小的尺度要求,纳米加工技术也进一步发展到更加细小的领域,例如制造纳米线、纳米管等细小的结构。
进一步的研究发现,使用电子束曝光可以在纳米尺度级别上制作出高度精密的结构,这一技术逐渐成为纳米加工技术的重要领域。
目前,电子束曝光技术已经成为制造微型器件和纳米元器件的关键技术之一。
纳米加工技术在芯片制造中的应用纳米加工技术在芯片制造技术中的应用主要体现在提高芯片的精度和提高芯片的性能。
下面将详细介绍纳米加工技术的一些应用。
1. 制造超细线路芯片中的微观结构非常复杂,而纳米加工技术能够制造出比传统方法更精密的线路结构。
利用纳米加工技术可以实现该芯片中线路之间间距更为精密和更为微观化的制造要求。
这样,芯片的线路可以更加准确地传递信号,从而提高设备的性能。
2. 制造高效元件通过纳米加工技术可以制造出一些高效的芯片元件。
纳米加工技术可以制造出更加精密和更加小尺寸的元件,这使得芯片中的电子元器件可以更加高速、高精度地工作,可以提高芯片的工作效率。
3. 制造微型机构微型机构通常用于制造一些精密的机械部件,如机械臂、机械芯片等。
这些细微的部件所需的精度非常高,纳米加工技术可以制造出精度更高的微型机构,从而实现更加高效的设备性能。
纳米技术在食品加工中的应用方法与技巧分享

纳米技术在食品加工中的应用方法与技巧分享随着科技的快速发展,纳米技术在各个领域的应用也得到了广泛的关注。
在食品加工领域,纳米技术为我们提供了一种创新的方式来改善食品的质量、安全性和口感。
本文将分享一些纳米技术在食品加工中的应用方法和技巧。
一、纳米尺度材料在食品包装中的应用纳米尺度材料在食品包装中的应用是目前纳米技术在食品领域中最为常见的应用之一。
纳米材料可以用于制备抗菌薄膜,具有杀菌、控制湿度和保鲜的功能,能够延长食品的保鲜期。
此外,纳米材料还可以用于制备纳米复合材料包装,提高食品的屏障性能,减少食品与外界环境的接触,保护食品的营养和口感。
二、纳米尺度材料在食品营养强化中的应用纳米技术可以将一些具有特殊功能的纳米尺度材料应用于食品营养强化中。
例如,可以利用纳米载体技术将维生素、矿物质等添加到食品中,提高食品的营养价值。
此外,纳米技术还可以改善某些食品的口感和质地,使其更加受消费者欢迎。
三、纳米尺度材料在食品传感器中的应用纳米尺度材料在食品传感器中的应用可以提高食品的安全性和质量检测水平。
纳米材料可以制备成纳米传感器,用于检测食品中的有害物质和微生物。
这些纳米传感器具有高灵敏度、高选择性和实时监测等特点,能够有效地监测食品的质量和卫生状况。
四、纳米尺度材料在食品改良中的应用纳米技术可以应用于食品改良中,以提高食品的质量和口味。
例如,纳米尺度材料可以用于精制食品,去除其中的杂质和杂味,提高食品的纯度和口感。
此外,纳米技术还可以改变食品材料的结构和性质,使其更易于加工和消化吸收。
五、纳米尺度材料在食品包装废弃物处理中的应用随着食品包装废弃物越来越成为环境污染的一个严重问题,纳米尺度材料应用于食品包装废弃物处理中也是一个重要的应用方向。
纳米材料可以用于制备可降解的食品包装材料,减少对环境的影响。
同时,纳米材料还可以用于包装废弃物的资源化利用,如制备纳米颗粒材料等。
六、纳米尺度材料在食品安全检测中的应用纳米技术在食品安全检测中的应用可以提高食品安全检测的灵敏度和准确性。
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纳米加工技术学院学号姓名日期纳米技术的背景纳米技术是一门方兴未艾的学科和领域。
纳米技术的迅猛发展在21世纪将对人类社会的文明进步及社会的发展起到极其重要的作用,可能将带来第五次技术革命。
世界各发达国家都在为这个21世纪的基础技术抢占科技战略制高点。
纳米技术的强大生命力在于纳米效应(如量子效应、巨大的表面和界面效应等),它能使物质的许多性能发生质变,而实现纳米效应的关键首先是具有纳米结构,任何纳米技术均须依赖通过纳米加工技术将物体加工至纳米尺度。
因此,纳米结构加工技术是整个纳米技术的核心基础,是当前世界科学研究巫待解决的难题之一。
纳米技术的定义所谓纳米技术通常指纳米级(0.1nm~100nm)的材料、设计、制造、测量、控制和产品的技术.纳米技术主要包括纳米级精度和表面形貌的测量;纳米级表层物理、化学、机械性能的检测;纳米级精度的加工和纳米级表层的加工一一原子和分子的去除、搬迁和重组;纳米材料;纳米级微传感器和控制技术;微型和超微型机械;微型和超微型机电系统;纳米生物学等;纳米加工技术是纳米技术的一个组成部分纳米加工的含义是达到纳米级精度(包括纳米级尺寸精度,纳米级形位精度和纳米级表面质量)的加工技术.纳米加工技术的特点众所周知,欲得到1纳米的加工精度,加工的最小单位必然在亚微米级。
由于原子间的距离为0.1-0.3nm,纳米级加工实际已到加工的极限。
纳米级加工是将试件表面的一个个原子或分子作为直接的加工对象,所以,纳米级加工的物理实质就是要切断原子间的结合。
实现原子或分子的去除。
而各种物质是以共价键、金属键、离子键或分子结构的形式结合而组成,要切断原子间的结合需要很大的能量密度。
在机械加工中,工具材料的原子间结合能必须大于被加工材料的原子间结合能。
而传统的切削、磨削加工消耗的能量较小,实际上是利用原子、分子或晶体间连接处的缺陷而进行加工的,但想要切断原子间的结合就相当困难的。
因此,纳米加工的物理实质与传统的切削、磨削加工有很大区别。
直接利用光子、电子、离子等基本能子的加工是纳米级加工的主要方向和主要方法。
纳米级加工精度与常规精加工的比较纳米级加工中.工件表面的原子和分子是直接加工的对象.即需切断原子间的结合纳米加工实际已到了加工的极限而常规的精加工欲控制切断原子间的结合是无能为力的,其局限性在于:1)高精度加工工件时,切削量应尽量小而常规的切削和磨削加工,要达到纳米级切除量,切削刀具的刀刃钝圆半径必须是纳米级,研磨磨料也必须是超细微粉.目前对纳米级刃口半径还无法直接测量.2)工艺系统的误差复映到工件,工艺系统的受力/热变形、振动、工件装夹等都将影响工精度3)即使检测手段和补偿原理正确,加工误差的补偿也是有限的.4)加工过程中存在不稳定因素如切削热,环境变化及振动等由此可见.传统的切削/磨削方法,一方面由于加工方法的局限或由于加工机床精度所限,显示出在纳米加工领域应用裕度不足另一方面,由于科技产业迅猛发展,加工技术的极限不断受到挑战.有研究表明,磨削可获得35nm的表面粗糙度,但对如何实现稳定、可靠的纳米机加工以及观察研究材料微加工过程力学性能则始终受到实验手段的限制,因此纳米机加工必须寻求新的途径即直接用光子、电子、离子等基本粒子进行加工.例如,用电子束光刻加工超大规模集成电路纳米级加工精度包括:纳米级尺寸精度、纳米级几何形状精度和纳米级表面质量三个方面。
纳米级的尺寸精度传统的长度基准是以标准尺为基准。
由于零件材料的稳定性,内应力,本身重量造成的变形等内部因素和环境的温度变化、气压变化、测量误差等都将产生尺寸误差。
所以,现在采用光速和时间作为长度基准。
较大尺寸的绝对精度很难达到纳米级,较大尺寸的相对精度或重复精度可以达到纳米级。
例如在超级精密加工中,某些特高精度孔和轴的配合,通过使用激光干涉测量或x射线干涉测量法都可以达到A0级的测量分辨率和重复精度。
微小尺寸的纳米级加工,正处于研究阶段之中。
纳米级的几何形状精度在精密加工中,精密零件的几何形状直接影响到它的工作性能和工作效果,常要求达到纳米级的几何形状精度。
例如,精密轴和孔的圆度和圆柱度,精密球(如陀螺球,计量用标准球)的球度。
纳米级的表面质量纳米级的表面质量不仅仅指它的表面粗糙度,而且包含其在内的表层的物理状态,如无表面残留应力,无组织缺陷等。
微型机械和超微型机械的零件对其表面质量有严格的要求。
纳米级加工的关键技术a.测量技术·纳米级测量技术包括纳米级精度的尺寸和位移的测量、纳米级表面形貌的测量纳米级测量技术主要有两个发展方向:1)光干涉测量技术:可用于长度、位移、表面显微形貌的精确测量.用此原理测量的方法有双频激光干涉测量、光外差干涉测量、X射线干涉测量等.2)扫描隧道显微加工技术亦称为原子级加工技术,原理是通过扫描隧道显微镜的探针来操纵试件表面的单个原子,实现单个原子的和分子的搬迁、去除、增添和原子排列重组,实现极限的精加工。
近年来,扫描隧道显微加工技术获得了迅速的发展,并取得了多项重要成果。
例如,1990年,美国圣荷塞IBM阿尔马登研究所D.M.Eigler等人在4K和超真空环境中,用35个Xe原子排成IBM三个字母,每个字母高5nm.,xe原子间的最短距离为1nm.,而日本科学家则实现了将硅原子堆成一个“金字塔”,首先实现了三维空间的立体搬迁。
目前,原子级加工技术正在研究对大分子中的原子搬迁、增加原子、去除原子和原子排列的重组。
用的各种化工材料。
电子信息产业是目前发展最为迅速的高新技术产业,已跃居世界第一大产业,电子信息产业水平已成为衡量一个国家综合水平的重要标志之一。
电子化学品对电子信息产业来说,是不可缺少的支撑产业,发挥着举足轻重的作用,可以毫不夸张地讲,任何电子产品的问世,几乎都与电子化学品的创新有关,没有电子化学品的发展和新技术的突破,就基本上可以说不可能有电子产品的更新换代和新产品的涌现。
例如液晶材料是液晶显示器件(LCD)的基础材料,液晶显示器是20世纪末最有发展活力的电子产品之一,其具有工作电压低、微功耗、体积小、显示柔和、无辐射危害等一系列优点,使个人电脑、笔记本电脑、手机、彩电更高档。
其它如塑料光纤以其独特的优越性能促使高速、高容量的数据通讯系统迅猛发展;高质量的封装材料出现使得IC芯片集成度提高,使得电脑、手机、电视机变得小而薄、更精致美观。
总之,随着新型化工材料的不断创新和在高科技领域的广泛应用,必将加速科技发展和人类物质文明的进程。
b.材料制造技术著名的诺贝尔奖获得者Feyneman在20世纪60年代曾预言:如果我们对物体微小规模上的排列加以某种控制的话,我们就能使物体得到大量的异乎寻常的特性,就会看到材料的性能产生丰富的变化.他说的材料即现在的纳米材料.纳米材料是由纳米级的超微粒子经压实和烧结而成的它的微粒尺寸大于原子簇,小于通常的微粒,一般为1-100nm它包括体积份数近似相等的两部分:一是直径为几个或几十个纳米的粒子;二是粒子间的界面纳米材料的两个重要特征是纳米晶粒和由此产生的高浓度晶界这导致材料的力学性能、磁性、介电性、超导性、光学乃至热力学性能的改变.如:纳米陶瓷由脆性变为100%的延展性,甚至出现超塑性.纳米金属居然有导体变成绝缘体.金属纳米粒子掺杂到化纤制品或纸张中,可大大降低静电作用纳米TiO2按一定比例加入到化妆品中,可有效遮蔽紫外线.当前纳米材料制造方法主要有:气相法、液相法、放电爆炸法、机械法等.l)气相法:①热分解法:金属拨基化合物在惰性介质(N或洁净油)中热分解,或在H冲激光分解此方法粒度易控制,适于大规模生产.现在用于Ni、Fe、W、Mo 等金属,最细颗粒可达3一10nm②真空蒸发法:金属在真空中加热蒸发后沉积于一转动圆的流动油面上;可用真空蒸馏使颗粒浓缩此法平均颗粒度小于10nm2)液相法:①沉积法:采用各种可溶性的化合物经混合,反应生成不溶解的氢氧化物、碳酸盐、硫酸盐或有机盐等沉淀.把过滤后的沉淀物热分解获得高强超纯细粉.②Sol-Gel法:1969年.RRoy采用此工艺制备出均质的玻璃和陶瓷由于该法可制备超细(10nm一100nm)化学组成及形貌均匀的多种单一或复合氧化物粉料已成为一种重要的超细粉的制备方法.3)放电爆炸法:金属细丝在充满惰性气体的圆筒内瞬间通人大电流而爆炸此法可制造MoW等难熔金属的超细颗粒(25一350nm),但不能连续操作.4)机械法:利用单质粉末在搅拌球磨(AtritorMil)过程中颗粒与颗粒间和颗粒与球之间的强烈、频繁的碰撞粉碎.近几年大量采用搅拌磨,即利用被搅拌棍搅拌的研磨介质之间的研磨,将粉料粉碎·粉碎效率比球磨机或振动磨都高c.三束加工技术可用于刻蚀、打孔、切割、焊接、表面处理等.l)电子束加工技术:电子束加工时,被加速的电子将其能量转化成热能,以便除去穿透层表面的原子,因此不易得到高精度.但电子束可以聚焦成很小的束斑(Φ0.1um)照射敏感材料用电子刻蚀,可加工出0.1um线条宽度.而在制造集成电路中实际应用.2)离子束加工技术:因离子直径为0.1nm数量级.故可直接将工件表面的原子碰撞出去达到加工的目的用聚焦的离子束进行刻蚀,可得到精确的形状和纳米级的线条宽度.3)激光束加工技术:激光束中的粒子是光子,光子虽没有静止质量,但有较高的能量密度激光束加工常用YAG激光器(λ=1.06um)和CO2(λ=10.06um)激光器位.激光束加工不是用光能直接撞击去掉表面原子,而是光能使材料熔化、汽化后去掉原子d.LIGA技术LIGA技术是20世纪80年代中期德国W.Ehrfeld教授等人发明的,即从半导体光刻工艺中派生出来的一种加工技术。
其机理是有深度同步辐射x射线光刻、电铸成型、塑铸成型等技术组合而成的复合微细加工新技术,主要工艺过程由x 光光刻掩模版的制作、x光深光刻、光刻胶显影、电铸成模、光刻胶剥离、塑模制作及塑模脱模成型组成。
适合用多种金属、非金属材料制造微型机械构件。
采用LIGA技术已研制成功或正在研制的产品有微传感器、微电机、微执行器、微机械零等。
微型机械和微型机电系统纳米加工技术的出现使微型机电系统进入了一个广阔的崭新领域集成的微型机电系统日本称为微型机械(Mieromaenine),美国则称为微型机电系统(MieroEleetroMeehaniealsystems一MEMS),欧洲称为微系统(Mierosystem) .(l)微型机械.现在微型机械的研究已达到较高水平,已能制造多种微型零件和微型机构已研制成功的三维微型机械构件有微齿轮、微弹簧、微连杆、微轴承等.微执行器是比较复杂、难度大的微型器件,研制成功的有微阀、微泵、微开关、微电动机等.(2)微型机电系统.MEMS是在微电子工艺基础上发展起来的多学科交叉的前沿研究领域.是纳米加工技术走向实用化,能产生经济效益的主要领域.比如:l)微型机器人是一个非常复杂的机电系统.美国正在研制的无人驾驶飞机仅有蜻蜓大小,并计划进一步缩小成蚊子机器人,用于收集情报和窃听医用超微型机器人是最有发展前途的应用领域。