《纳米技术论》word版

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1、纳米加工技术[摘要]：纳米技术,纳米技术其实就是一种用单个原子、分子制造物质的技术。作为将带来新产业革命的一门科学技术,受到了广泛的关注。随着科技的发展，人们在不断追求机械装置的微型化，希望以尽可能小的能耗以及最少的物质消耗来满足各领域日益增长的要求。纳米机械将始终是科技发展的方向之一。关键词：纳米加工机械发展1前言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。例如，现代武器惯导仪表的精密陀螺、激光核聚变反射镜

2、、大型天体望远镜反射镜和多面棱镜、大规模集成电路硅片、计算机磁盘及复印机磁鼓等都需要进行纳米级加工。纳米加工技术的发展也促进了机械、电子、半导体、光学、传感器和测量技术以及材料科学的发展。2纳米技术的发展历程美国在开发纳米加工技术方面，起着先导作用。由于电子技术、计算机技术、航空航天技术和激光技术等尖端技术发展的需要，美国于1962年研制出金刚石刀具超精细切削机床，解决了激光核聚变反射镜及天体望远镜等光学零件和计算机磁盘等精密零件的加工，打下了纳米加工技术的基础，随后，西欧和日本纳米加工技术发展较快。纳米加工技术是一门新兴的综合性加工技术。它集成了现代机械学、光学、电子、计算机、测量及

3、材料等先进技术成就，使得加工的精度从20世纪60年代初的微米级提高到目前的10nm级，在短短几十年内使产品的加工精度提高了1～2个数量级，极大的改善了产品的性能和可靠性。目前，纳米加工技术已成为国家科学技术发展水平的重要标志。随着各种新型功能陶瓷材料的不断研制成功，以及用这些材料作为关键元件的各类装置的高性能化，要求功能陶瓷元件的加工精度达到纳米级甚至更高，这些都有力地促进了纳米加工技术的进步。近年来，纳米技术的出现促使纳米加工向其极限加工精度—原子级加工进行挑战。3纳米加工技术 正如制造技术在当今各领域所起的重要作用一样，纳米加工技术在纳米技术的各领域中也起着关键作用。纳米加工技术包

4、含机械加工、化学腐蚀、能量束加工以及STM加工等许多方法。关于纳米加工技术目前还没有一个统一的定义，尺寸为纳米级(＜10纳米)的材料的加工和使用称为纳米加工。加工表面粗糙度为纳米级的也称为纳米加工。笔者认为所谓纳米加工技术是指零件加工的尺寸精度、形状精度以及表面粗糙度均为纳米级(＜10纳米)。通过以下加工技术可以实现纳米级加工。 1超精密机械加工技术 超精密机械加工方法有单点金刚石和CBN超精密切削、金刚石和CBN超精密磨削等多点磨料加工，以及研磨、抛光、弹性发射加工等自由磨料加工或机械化学复合加工等。 目前利用单点金刚石超精密切削加工已在实验室得到了3纳米的切屑，利用可延性磨削技术也

5、实现了纳米级磨削，而通过弹性发射加工等工艺则可以实现亚纳米级的去除，得到埃级的表面粗糙度。 .2能量束加工技术 能量束加工可以对被加工对象进行除、添加和表面处理等工艺，主要包括离子束加工、电子束加工和光束加工等，此外电解射流加工、电火花加工、电化学加工、分子束外延、物理和化学气相淀积等也属于能量束加工。 离子束加工溅射去除、沉淀和表面处理，离子束辅助蚀刻亦是用于纳米级加工的研究开发方向。与固体工具切削加工相比，离子束加工的位置和加工速率难以确定，为取得纳米级的加工精度，需要亚纳米级检测系统与加工位置的闭环调节系统。电子束加工是以热能的形式去除穿透层表面的原子，可以进行刻蚀、光刻曝光、焊

6、接、微米和纳米级钻削和铣削加工等。3几种新兴的纳米加工技术1利用扫描隧道显微镜和原子力显微镜的纳米加工技术2化学合成方法化学合成方法是制备纳米尺度电子学器件的另一种途径——用化学过程“自下而上”地把微观体系的物质单元组装成纳米器件。由于用纳米探针进行机械合成很难同时组装数目巨大的纳米结构和器件，所以研究化学合成方法非常重要。3聚焦离子束技术聚焦离子束(FIB)技术是在电场和磁场的作用下，将离子束聚焦到亚微米甚至纳米量级，通过偏转系统及加速系统控制离子束，实现微细图形的检测分析和纳米结构的无掩模加工。4准分子激光直写纳米加工技术准分子激光(excimerlaser)以其高分辨率、光子能量

7、大、冷加工、“直写”特点、无环境污染以及对加工材料广泛的适应性，使其成为一种重要的MEMs和纳米加工技术。其加工系统原理如图3所示。5纳米压印技术于20世纪90年代中叶诞生的纳米压印(naIloimprimlimography，NIL)技术，最近被国外称为“将改变世界的十大新兴技术”之一。NIL技术的概念可说是源自于我们日常生活中盖印章的行为，此动作可将原来在印章上的图形压印到另外一件物体表面上4纳米技术发展前景制造技术是关系到一个国家生存和繁