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1微米/納米加工技術(shù)簡介

微細(xì)加工技術(shù)微細(xì)加工技術(shù)主要包含超精密機(jī)械加工技術(shù)、ICY工藝、能量束加工等很多方面和方法。如果是一些較為簡單的加工，比如面、線輪廓等的加工，采用的難點(diǎn)金剛石和立方氮化硼刀具就能完成切削、拋光等技術(shù)。對(duì)于一些稍微復(fù)雜的結(jié)構(gòu)，機(jī)械加工的方法是無法完成的，所以還需要工藝硅的加工技術(shù)。納米機(jī)械技術(shù)和加工技術(shù)納米機(jī)械技術(shù)是一個(gè)很廣泛的領(lǐng)域，研究的方面有納米加工過程中的動(dòng)力學(xué)方面、納米摩擦學(xué)方面和納米構(gòu)件工程等，本文所講的納米機(jī)械技術(shù)只是納米機(jī)械實(shí)現(xiàn)納米尺寸的一些方面的功能，比如納米尺度的移動(dòng)和定位等。納米加工技術(shù)主要在兩大方面發(fā)展，即：傳統(tǒng)的超精度加工技術(shù)的完成，比如完成機(jī)械加工中及其極限的精度加工等；新的加工方法，比如使用可操縱的原子和分子的表面刻蝕等。這些加工工藝一般的加工是很難完成的。

2納米技術(shù)在機(jī)械中的應(yīng)用

隨著現(xiàn)代的機(jī)械制造業(yè)大力發(fā)展，納米的加工技術(shù)包含的方面也越來越廣泛，越來越受到各國的關(guān)注。微型機(jī)械的納米加工技術(shù)總體可以歸結(jié)為以下幾個(gè)方面：第一，微加工技術(shù)，此項(xiàng)技術(shù)對(duì)于環(huán)境的要求較高，需要較為清潔的環(huán)境，主要是微型機(jī)械的零件刻蝕技術(shù)上的應(yīng)用。第二，控制方面，比如微型傳感器的應(yīng)用，驅(qū)動(dòng)器和控制器在傳感器的作用下，可以協(xié)調(diào)的進(jìn)行工作。第三，微裝配技術(shù)，這項(xiàng)技術(shù)主要是把微型機(jī)械所用到的微型機(jī)構(gòu)、微型執(zhí)行機(jī)構(gòu)等結(jié)合起來，成為一個(gè)有機(jī)的整體。下面是一些納米技術(shù)在機(jī)械應(yīng)用方面的例子。無摩擦微型納米軸承最新的世界納米技術(shù)成果是美國科學(xué)家研究出的接近無摩擦的納米軸承，它的直徑僅為頭發(fā)的直徑大小。這種新技術(shù)下的軸承在進(jìn)行使用時(shí)基本上實(shí)現(xiàn)了無磨損和無撕裂，這將被投入到微型裝置的原件使用中。微型機(jī)械本身的尺寸就相當(dāng)于頭發(fā)的直徑，而納米幾點(diǎn)系統(tǒng)的尺寸更小，接近1nm，是普通微型機(jī)械的千分之一。在微型的機(jī)電中摩擦問題是一大難題，新型的納米軸承基本上解決了這一難題，達(dá)到了最小摩擦的極限。納米陶瓷刀具我國某工業(yè)大學(xué)材料學(xué)院就完成了我國地方重大的納米項(xiàng)目，研究出了金屬陶瓷刀具的制作技術(shù)，并且這一技術(shù)已經(jīng)通過認(rèn)定，這將是一項(xiàng)利用納米技術(shù)進(jìn)行材料制作的新標(biāo)志。納米磁性液體密封磁性液體是一種新型的材料，它同時(shí)具有磁性和流動(dòng)性，是世界上很多發(fā)達(dá)國家目前使用較多的一種密封技術(shù).普通的材料根本無法達(dá)到同時(shí)具有這兩種性質(zhì)。這種新型的材料滿足了一些高硬度物料超細(xì)粉體的密封要求，在密封時(shí)利用磁場將磁性的液體固定在要密封處，此時(shí)就會(huì)形成一個(gè)磁液圈，這樣不僅使得污染和浪費(fèi)都減少了，還提高了效率。

3納米材料在閥片上的應(yīng)用

我國中科院上海硅酸鹽研究所同上海電瓷廠共同研究出的特殊功能的閥片，主要應(yīng)用于功能陶瓷材料中，這里可以提高閥片的絕緣強(qiáng)度，也即提高了閥片大電流耐受力。這也是我國納米技術(shù)的一項(xiàng)在機(jī)械方面的應(yīng)用。納米發(fā)動(dòng)機(jī)材料納米復(fù)合氧化鋯是納米材料中應(yīng)用于工業(yè)方面比較成功的材料之一。納米復(fù)合鋯材料能夠?qū)崿F(xiàn)導(dǎo)氧及儲(chǔ)氧的功能，同時(shí)它的耐高溫性也很強(qiáng)，主要被應(yīng)用到最新的汽車發(fā)動(dòng)機(jī)及尾氣排放等的系統(tǒng)中。納米技術(shù)馬達(dá)納米技術(shù)馬達(dá)是由美國研制，在中國首次面世的一項(xiàng)納米技術(shù)。納米技術(shù)馬達(dá)體積很小，是傳統(tǒng)電磁馬達(dá)的0.05倍，長度是平常使用火柴的3/4，負(fù)載能力是4kg以上，與傳統(tǒng)的馬達(dá)相比，壽命也高了很多。主要用在玩具和汽車的一些電動(dòng)設(shè)施中。納米燃油裝置我國的專家成功的研制出具有世界先進(jìn)技術(shù)水平的納米燃油裝置。這種裝置與傳統(tǒng)的裝置相比，燃油更加充分。主要應(yīng)用到了極地車輛中。納米潤滑劑潤滑技術(shù)的產(chǎn)生很好地解決了摩擦和機(jī)械磨損。納米潤滑劑的發(fā)明使得很大一部分零件不再需要頻繁的更換，同時(shí)這些機(jī)械的使用壽命有了很大程度的提高。

4納米技術(shù)在機(jī)械應(yīng)用中的優(yōu)勢

與傳統(tǒng)的機(jī)械工程相比，納米技術(shù)在機(jī)械應(yīng)用中體現(xiàn)出了很多方面的優(yōu)勢，在不斷的發(fā)展中獲得了明顯的成果。納米技術(shù)的尺寸效應(yīng)優(yōu)勢納米技術(shù)使傳統(tǒng)的一些使用部件的尺寸縮小了很多，將過去的毫米級(jí)別的進(jìn)化到了納米級(jí)別。納米技術(shù)在機(jī)械應(yīng)用中，降低了機(jī)械體積，這也促進(jìn)機(jī)械方面形成一種心動(dòng)的機(jī)械：微型機(jī)械。微型機(jī)械不僅僅是在尺寸上減小了很多，在微機(jī)構(gòu)、微驅(qū)動(dòng)器、微能源以及微傳感器等裝置都有了改進(jìn)，形成了一整套微型機(jī)電系統(tǒng)。這些微型機(jī)電構(gòu)置都是納米技術(shù)的研究成果。這種技術(shù)遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出了傳統(tǒng)機(jī)械的范疇，是現(xiàn)代的一種創(chuàng)新思維下的科技納米技術(shù)成果。納米技術(shù)的多元化應(yīng)用納米材料的特殊性，使得納米技術(shù)的應(yīng)用多元化。納米材料在納米技術(shù)下形成的產(chǎn)品，不僅形態(tài)更加微小，而且功能更加強(qiáng)大。對(duì)于傳統(tǒng)材料無法完成的功能，納米材料產(chǎn)品可以完成，而且還在不斷的發(fā)明出更多新型的材料。納米材料可以將微量元素融入到基礎(chǔ)材料當(dāng)中，從而達(dá)到更好的功能效果。納米材料摩擦性能的提升納米技術(shù)在機(jī)械應(yīng)用中最為突出的應(yīng)用是解決機(jī)械摩擦的性能。再繼續(xù)額運(yùn)動(dòng)中，軸承間的摩擦是無法消除的。過去的軸承在使用當(dāng)中摩擦問題是一個(gè)難題。當(dāng)納米技術(shù)出現(xiàn)后，一方面使得各類機(jī)械結(jié)構(gòu)尺寸減小了很多，零件尺寸越小摩擦力的影響越大，如果摩擦力過大，那么更嚴(yán)重的還會(huì)磨損到零件，影響到正常的使用。但是納米技術(shù)也解決了這一問題，納米材料實(shí)現(xiàn)了機(jī)械的最小摩擦極限，達(dá)到了理想的運(yùn)行狀態(tài)。納米技術(shù)節(jié)能效果納米技術(shù)不僅實(shí)現(xiàn)了體積上的減小、功能上的強(qiáng)大，還能實(shí)現(xiàn)環(huán)保節(jié)能，真正實(shí)現(xiàn)了集功能、實(shí)用、環(huán)保于一體。隨著納米技術(shù)的不斷發(fā)展，很多新型的材料也被研發(fā)出來，這些新型的材料實(shí)現(xiàn)了材料的節(jié)約目標(biāo)，所以傳統(tǒng)的機(jī)械工程中有些需求量較大的材料使用率大大降低了，對(duì)于原材料的節(jié)省，起到了很大的節(jié)約作用。

5納米加工技術(shù)與微型機(jī)械

納米加工技術(shù)的出現(xiàn)和不斷發(fā)展為微型機(jī)電系統(tǒng)的發(fā)展提供了條件，使微型機(jī)電系統(tǒng)進(jìn)入了一個(gè)全新的領(lǐng)域。微型機(jī)械現(xiàn)在世界上的微型機(jī)械的研究已經(jīng)發(fā)展到了一個(gè)很高的水平，已經(jīng)能夠制造出很多類型的微型機(jī)構(gòu)和微型零部件。在三維的機(jī)械構(gòu)件上已經(jīng)有了很多研制品，比如微齒輪、微軸承、微彈簧等。其中微執(zhí)行器是相對(duì)較為復(fù)雜的微型器件，但是也研制出了微開關(guān)、微電動(dòng)機(jī)、微泵等器件。微型機(jī)電系統(tǒng)微型機(jī)電系統(tǒng)就是相對(duì)比較復(fù)雜的機(jī)電系統(tǒng)，比如微型機(jī)器人，它可以用于搜集情報(bào)、竊聽等。微型機(jī)電系統(tǒng)在醫(yī)學(xué)上也有荷藕使用的意義，比如微型醫(yī)學(xué)機(jī)器人可以進(jìn)入人體的血管進(jìn)行一些操作?？傊@些微型機(jī)電系統(tǒng)越來越接近實(shí)用化，接近人的生活。在航空航天上微型機(jī)電系統(tǒng)也有很重要的使用，比如慣性儀表，它具有體積小，重量輕、精度高等優(yōu)點(diǎn)。現(xiàn)在微型器件的發(fā)展也有了一定的應(yīng)用水平，加上微電子的工業(yè)集成電路的經(jīng)驗(yàn)可以應(yīng)用到這個(gè)新的方面，所以縱觀各方面的技術(shù)和經(jīng)驗(yàn)，現(xiàn)在MEMS的發(fā)展條件已具備。

6總結(jié)

納米技術(shù)在機(jī)械工程中的應(yīng)用很大程度上改變了傳統(tǒng)的運(yùn)轉(zhuǎn)方式，顯示出了較大的科技含量和先進(jìn)性。納米材料的特殊性，使得它的應(yīng)用范圍很廣，納米材料不同以往材料，在機(jī)械加工方面體現(xiàn)出了很多的優(yōu)越性。但是現(xiàn)在納米技術(shù)在機(jī)械應(yīng)用中還有很多問題亟待解決，只有我們不斷地深入研究，才能使納米技術(shù)在機(jī)械加工領(lǐng)域有更大的突破。

作者：李建單位：德州職業(yè)技術(shù)學(xué)院