材料纳米微米加工技术

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1、材料纳米微米加工技术MaterialsMicroandNanoMachiningTechnology青岛大学材料科学与工程学院闫菁云（高分子创新班201341603091）【摘要】微米/纳米技术是一个新兴的、高技术和基础研宄紧密结合的高科技领域，汇集了电子、机械、材料、制造、检测，以及物理、化学和生物等不同学科新生长出来的微小和微观领域的科学技术群体，是科学技术创新思维的结果，被认为是面向21世纪的新兴科技，近年来在全世界范围内得到了飞速的发展，取得了惊人的成缋，正在并且即将对人类产生深远的影响，甚至改变人们的思维方式和生

2、活方式，极富挑战性。这篇文章主要论述了微米纳米技术的内容及应用。关键词：微米技术、纳米技术一、微米技术微米技术是指在微米级（0.1-100微米）的材料上设计、制造、测量、控制和应用的技术。目前，微米技术的研宄与应用涉及以下儿个方而：1.微小尺度的设计应用研究微型系统的设计需要形成一整套新的设计理论方法，例如：微动力学、微流体力学、微热力学、微机械学、激光学等。以便解决微型系统设计中的尺寸效应、表面效应、误差效应及材料性能的影响。2.微细加工技术微细加工技术包含超精机械加工、1C工艺、化学腐蚀、能量束加工等诸多方法。对于简单

3、的面、线轮廓的加工，可以采用单点金刚石和CBN（立方氮化硼）刀具切削、磨削、抛光等技术來实现，如激光陀螺的平面反射镜和平面度误差要求小于30nm,表面粗糙度Ra值小于lhm等。而对于稍微复杂一点的结构，用机械加工的方法是不可能的，特别是制造复合结构，当今较为成熟的技术仍是1C工艺硅加工技术，如美国制造出直径仅为60-120um的硅微型静电电动机等。主要指高深度比多层微结构的硅表妞加工和体加工技术，利用X射线光刻、电铸的LIGA和利川紫外线的准LIGA加工技术；微结构特种精密加工技术包括微火花加工、能朿加工、立体光刻成形加工

4、；特殊材料特别是功能材料微结构的加工技术；多种加工方法的结合；微系统的集成技术；微细加工新工艺探索等。微细加工技术是指加工微小尺寸零件的生产加工技术。从广义的角度来讲，微细加工包括各种传统精密加工方法和与传统精密加工方法完全不同的方法，如切削技术，磨料加工技术，电火花加工，电解加工，化学加工，超声波加工，微波加工，等离子体加工，外延生产，激光加工，电子束加工，粒子束加工，光刻加工，电铸加工等。从狭义的角度来讲，微细加工主要是指半导体集成电路制造技术，因为微细加工和超微细加工足在半导体集成电路制造技术的基础上发展的，特门市大

5、规模集成电路和计算机技术的技术基础，是信息时代微电子吋代，光电子吋代的关键技术之一。精密测U:技术是具有微米及亚微米测W:精度的集合:k与表而形貌测似技术。。目前精密测试技术的一个重要研究对象是微结构的力学性能，如谐振频率、弹性模量、残余应力的测试和微结构的表面形貌及内部结构，如未提缺陷、微裂缝、微沉积的测试等。二、纳米技术纳米技术（nanotechnology）是用单个原子、分子制造物质的科学技术，研宄结构尺寸在1至100纳米范围内材料的性质和应用。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，它是现代科学（混沌

6、物理、量子力学、介观物理、分子生物学）和现代技术（计算机技术、微电子和扫描隧道显微镜技术、核分析技术）结合的产物，纳米科学技术又将引发一系列新的科学技术，例如：纳米物理学、纳米生物学、纳米化学、纳米电子学、纳米加工技术和纳米计量学等。纳米级加工的含意是达到纳米级精度的加工技术。由于原子间的距离为0.1—0.3nm，纳米加工的实质就是要切断原子间的结合，实现原子或分子的去除，切断原子间结合所需要的能量，必然要求超过该物质的原子间结合能，即所播的能量密度是很大的。川传统的切削、磨削加工方法进行纳米级加工就相当困难了。1.纳米电

7、子技术纳米电子技术是在纳米尺度（l~100nm）研究物质的电子运动规律、特性及其用的科学技术，并利用这些特征规律生成纳米电子材料、器件和系统纳米电子器件以其固有的超高速（1042~10_13s）、超高频（大于1000GHz）高集成度（大于101Q元器件/cm2）、高效低功耗、极低阈值电流密度（亚毫安）和极高量子效率等特点在信息领域有着极其重要的应用前景,将可能触发新的技术革命，成为未来信息技术的核心和支柱。纳米电子技术主要包括纳米电子学基础理论、纳米电子材料、纳米电子器件和纳米电子系统等主要技术方向，以及纳米加工与制备、纳

8、米电子表征测量等支撑技术。2.纳米机械技术纳米机械技术包栝的领域很广，其研宂基础包栝纳米加工过程的动力学模拟、纳米构件与表而分子工程、纳米摩擦学等，这里所指的纳米机械是能实现纳米尺、r上某种功能的机械，如纳米制造设备级纳米执行器，纳米执行器能实现纳米尺寸的移动与定位。随着科学技术的发展，人们在不断追求机