納米制造技術(shù)的應(yīng)用與發(fā)展趨勢(shì)

1、半導(dǎo)體集成電路 我們從cpu制造技術(shù)的發(fā)展 可以看出納米制造技術(shù)的進(jìn) 步。從早期的幾微米，發(fā)展 到幾百納米，再到最近剛上 市的i系列cpu達(dá)到14納米， 一個(gè)指尖大小的芯片就有 幾億甚至十幾億個(gè)晶體管。納米制造技術(shù)的應(yīng)用納米制造技術(shù)的應(yīng)用簡(jiǎn)單地說，處理器的制造過程大致可以分為沙子原料（石英）、硅錠、晶圓、光刻、蝕刻、離子注入、金屬沉積、金屬層、互連、晶圓測(cè)試與切割、核心封裝等。納米存儲(chǔ)技術(shù) 近期美國(guó)科學(xué)家已經(jīng)找到了一種可以大近期美國(guó)科學(xué)家已經(jīng)找到了一種可以大幅提高現(xiàn)有存儲(chǔ)密度和存儲(chǔ)壽命的技術(shù)。他們幅提高現(xiàn)有存儲(chǔ)密度和存儲(chǔ)壽命的技術(shù)。他們通過納米機(jī)械組裝出了極為牢固可靠的納米存通過納米機(jī)械組裝出

2、了極為牢固可靠的納米存儲(chǔ)元件，輕松實(shí)現(xiàn)了儲(chǔ)元件，輕松實(shí)現(xiàn)了每平方英寸存儲(chǔ)密度高達(dá)每平方英寸存儲(chǔ)密度高達(dá)1TB，存儲(chǔ)時(shí)間超過，存儲(chǔ)時(shí)間超過10億年，這使得億年，這使得存儲(chǔ)密度存儲(chǔ)密度和存儲(chǔ)壽命的爆發(fā)性增長(zhǎng)。和存儲(chǔ)壽命的爆發(fā)性增長(zhǎng)。納米制造技術(shù)的應(yīng)用納米醫(yī)學(xué)的應(yīng)用納米機(jī)器人 。納米制造技術(shù)的應(yīng)用納米機(jī)器人的研制屬于分子仿生學(xué)的范疇，它根據(jù)分子水平的生物學(xué)原理為設(shè)計(jì)原型，設(shè)計(jì)制造可對(duì)納米空間進(jìn)行操作的“功能分子器件”。納米機(jī)械學(xué)納米制造技術(shù)的應(yīng)用 機(jī)械加工的方法是用車、磨、銑、刨、鉆等機(jī)床把料材加工成各種需要的工件。 納米制造技術(shù)是由相反的方向，直接由原子、分子來完整地構(gòu)造器件 納米汽車納米汽車納米

3、制造技術(shù)的應(yīng)用這是美國(guó)賴斯大學(xué)的科學(xué)家利用納米技術(shù)制造出了世界上最小汽車。整輛納米車對(duì)角線的長(zhǎng)度僅為3至4納米，比單股的DNA稍寬，而一根頭發(fā)的直徑大約是8萬(wàn)納米。和真正的汽車一樣，這種納米車擁有能夠轉(zhuǎn)動(dòng)的輪子，其輪子是用60個(gè)碳原子組成足球狀單一分子。這使得納米車在外觀上，看起來像啞鈴。它利用一種三合體作軸，連接每個(gè)輪子的軸都能獨(dú)立轉(zhuǎn)動(dòng)，使得這種車能夠在凹凸不平的原子表面行進(jìn)。只是它們的體積如此之小，甚至即使有兩萬(wàn)輛納米車并列行駛在一根頭發(fā)上也不會(huì)發(fā)生交通擁堵。 納米發(fā)動(dòng)機(jī)納米發(fā)動(dòng)機(jī)納米制造技術(shù)的應(yīng)用2014年6月份美國(guó)德克薩斯大學(xué)奧斯汀分?？瓶死谞柟こ虒W(xué)院科學(xué)家制造出了迄今世界上最小、最快

4、，而且運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)間最長(zhǎng)的微型發(fā)動(dòng)機(jī)。該發(fā)動(dòng)機(jī)比一粒鹽要小500倍，能把電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械運(yùn)動(dòng)，達(dá)到每分鐘18000轉(zhuǎn)，相當(dāng)于噴氣式飛機(jī)上發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速，而且能連續(xù)旋轉(zhuǎn)15小時(shí)。相比之下，其他納米發(fā)動(dòng)機(jī)每分鐘只有14到500轉(zhuǎn)，只能轉(zhuǎn)幾秒到幾分鐘。納米材料學(xué)原理：原理：當(dāng)材料的顆?？s小到只有幾納米到幾十納米時(shí)，由于當(dāng)材料的顆?？s小到只有幾納米到幾十納米時(shí)，由于顆粒表面相對(duì)活躍的原子數(shù)量與顆粒內(nèi)部結(jié)構(gòu)穩(wěn)定的原子數(shù)顆粒表面相對(duì)活躍的原子數(shù)量與顆粒內(nèi)部結(jié)構(gòu)穩(wěn)定的原子數(shù)量的比例大大增加，使得材料的性質(zhì)發(fā)生了不穩(wěn)定的變化。量的比例大大增加，使得材料的性質(zhì)發(fā)生了不穩(wěn)定的變化。納米制造技術(shù)的應(yīng)用碳納米管碳納米管: 19

5、91年日本年日本NEC公司意外發(fā)現(xiàn)了由管狀的同公司意外發(fā)現(xiàn)了由管狀的同軸納米管組成的碳分子軸納米管組成的碳分子,這這就是碳納米管。其具有良好就是碳納米管。其具有良好的力學(xué)性能，抗拉強(qiáng)度達(dá)到的力學(xué)性能，抗拉強(qiáng)度達(dá)到50200GPa,是鋼的是鋼的100倍倍,但是密度卻只有鋼的但是密度卻只有鋼的1/6；它的硬度與金剛石相當(dāng)，卻它的硬度與金剛石相當(dāng)，卻擁有良好的柔韌性，可以拉擁有良好的柔韌性，可以拉伸。同時(shí)，碳納米管具有良伸。同時(shí)，碳納米管具有良好的導(dǎo)電性能和傳熱性能。好的導(dǎo)電性能和傳熱性能。C納米管納米管多層多層C納米管納米管納米材料特點(diǎn)：n熔點(diǎn)顯著降低：金的常規(guī)熔點(diǎn)為熔點(diǎn)顯著降低：金的常規(guī)熔點(diǎn)為1

6、064，當(dāng)顆粒尺寸為，當(dāng)顆粒尺寸為10納米尺寸時(shí)，則熔點(diǎn)降低納米尺寸時(shí)，則熔點(diǎn)降低27，2納米尺寸時(shí)的熔點(diǎn)僅為納米尺寸時(shí)的熔點(diǎn)僅為327左右左右n力學(xué)性能：用納米材料制成的產(chǎn)品其強(qiáng)度、柔韌度、延展力學(xué)性能：用納米材料制成的產(chǎn)品其強(qiáng)度、柔韌度、延展性都十分優(yōu)越性都十分優(yōu)越n光學(xué)、磁學(xué)性能都發(fā)生了改變光學(xué)、磁學(xué)性能都發(fā)生了改變 納米制造技術(shù)的應(yīng)用納米材料用途：l納米級(jí)印刷電路的材料納米級(jí)印刷電路的材料 l納米自潔玻璃納米自潔玻璃 l納米固體燃料納米固體燃料 l隱形戰(zhàn)斗機(jī)的納米涂層隱形戰(zhàn)斗機(jī)的納米涂層 納米科技從納米科技從2020世紀(jì)世紀(jì)8080年代開始興起年代開始興起, ,歐美歐美, ,日日本等各

7、科技發(fā)達(dá)國(guó)家都投入大量資金用于研發(fā)和技本等各科技發(fā)達(dá)國(guó)家都投入大量資金用于研發(fā)和技術(shù)攻關(guān)。相比其他學(xué)科術(shù)攻關(guān)。相比其他學(xué)科, ,我國(guó)在此研究領(lǐng)域起步不我國(guó)在此研究領(lǐng)域起步不算晚算晚, ,一直以來各學(xué)科領(lǐng)域的科學(xué)家們都致力于此一直以來各學(xué)科領(lǐng)域的科學(xué)家們都致力于此綜合交叉領(lǐng)域的研究綜合交叉領(lǐng)域的研究, ,并有大量高水平的論文發(fā)表并有大量高水平的論文發(fā)表, ,使得我國(guó)在此研究領(lǐng)域上一直位于國(guó)際前沿。如果使得我國(guó)在此研究領(lǐng)域上一直位于國(guó)際前沿。如果說納米科學(xué)是現(xiàn)代科學(xué)的前沿說納米科學(xué)是現(xiàn)代科學(xué)的前沿, ,那么納米制造是其中那么納米制造是其中的重要研究領(lǐng)域的重要研究領(lǐng)域, ,是將納米科學(xué)的新發(fā)現(xiàn)轉(zhuǎn)變?yōu)?/p>

8、前沿是將納米科學(xué)的新發(fā)現(xiàn)轉(zhuǎn)變?yōu)榍把刂圃旒夹g(shù)。制造技術(shù)。納米制造技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì) 總體來看，全球納米科技的發(fā)展趨勢(shì)主要有以下總體來看，全球納米科技的發(fā)展趨勢(shì)主要有以下特點(diǎn)特點(diǎn)：一是一是納米納米科技的投入逐步從主要集中在基礎(chǔ)研究逐漸向基礎(chǔ)研究、應(yīng)用研科技的投入逐步從主要集中在基礎(chǔ)研究逐漸向基礎(chǔ)研究、應(yīng)用研究及產(chǎn)業(yè)化并舉轉(zhuǎn)變；究及產(chǎn)業(yè)化并舉轉(zhuǎn)變；二是二是從單一學(xué)科向多學(xué)科交叉和融合的方從單一學(xué)科向多學(xué)科交叉和融合的方向發(fā)展；向發(fā)展；三是三是從獨(dú)立工作向集成化和國(guó)際化方向發(fā)展；從獨(dú)立工作向集成化和國(guó)際化方向發(fā)展；四是四是更加更加重視關(guān)鍵裝備的研發(fā)；重視關(guān)鍵裝備的研發(fā)；五是五是從以料為基礎(chǔ)向生物和器件方面

9、的應(yīng)從以料為基礎(chǔ)向生物和器件方面的應(yīng)用發(fā)展。用發(fā)展。 納米制造技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì) 在各國(guó)加強(qiáng)納米科技投入的同時(shí)，國(guó)際上納米科技相關(guān)文獻(xiàn)在各國(guó)加強(qiáng)納米科技投入的同時(shí)，國(guó)際上納米科技相關(guān)文獻(xiàn)的發(fā)表數(shù)量增長(zhǎng)迅速，進(jìn)一步彰顯了納米科技的重要地位和的發(fā)表數(shù)量增長(zhǎng)迅速，進(jìn)一步彰顯了納米科技的重要地位和快速發(fā)展趨勢(shì)。從圖中快速發(fā)展趨勢(shì)。從圖中可以看出，從可以看出，從20072007年開始，經(jīng)過近些年開始，經(jīng)過近些年的迅速發(fā)展，目前國(guó)內(nèi)外對(duì)于納米制造的應(yīng)用基礎(chǔ)研究和年的迅速發(fā)展，目前國(guó)內(nèi)外對(duì)于納米制造的應(yīng)用基礎(chǔ)研究和應(yīng)用研究已頗具規(guī)模，到達(dá)了一個(gè)階段性高峰。應(yīng)用研究已頗具規(guī)模，到達(dá)了一個(gè)階段性高峰。納米制造技術(shù)的

10、發(fā)展趨勢(shì)參考文獻(xiàn)參考文獻(xiàn)11王國(guó)彪王國(guó)彪, ,黎明黎明, ,丁玉成丁玉成, ,盧秉恒盧秉恒. . 重大研究計(jì)劃重大研究計(jì)劃“納米制造的基礎(chǔ)研究納米制造的基礎(chǔ)研究”綜述綜述J. J. 中國(guó)科學(xué)基金中國(guó)科學(xué)基金,2010,02:70-77. ,2010,02:70-77. 22房豐洲房豐洲. . 納米制造基礎(chǔ)研究的相關(guān)進(jìn)展納米制造基礎(chǔ)研究的相關(guān)進(jìn)展J. J. 中國(guó)基礎(chǔ)科中國(guó)基礎(chǔ)科學(xué)學(xué),2014,05:9-15. ,2014,05:9-15. 33沈湘沈湘, ,宋秀芳宋秀芳. . 納米制造研究領(lǐng)域的現(xiàn)狀與發(fā)展納米制造研究領(lǐng)域的現(xiàn)狀與發(fā)展基于基于InspecInspec數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)庫(kù)分析庫(kù)分析J. J.

11、現(xiàn)代情報(bào)現(xiàn)代情報(bào),2015,07:126-130. ,2015,07:126-130. 44劉宇宏劉宇宏, ,雒建斌雒建斌. . 納米制造科學(xué)與技術(shù)中的基礎(chǔ)問題研究進(jìn)展納米制造科學(xué)與技術(shù)中的基礎(chǔ)問題研究進(jìn)展J. J. 中中國(guó)基礎(chǔ)科學(xué)國(guó)基礎(chǔ)科學(xué),2013,03:3-13+66. ,2013,03:3-13+66. 55鐘敏霖鐘敏霖, ,范培迅范培迅. . 激光納米制造技術(shù)的應(yīng)用激光納米制造技術(shù)的應(yīng)用( (邀請(qǐng)論文邀請(qǐng)論文)J. )J. 中國(guó)激中國(guó)激光光,2011,06:1-10. ,2011,06:1-10. 6 6 國(guó)家自然科學(xué)基金委員會(huì)國(guó)家自然科學(xué)基金委員會(huì). .未來未來1010年中國(guó)學(xué)科發(fā)展戰(zhàn)略年中國(guó)學(xué)科發(fā)展戰(zhàn)略. .納米科學(xué)納米科學(xué)M.M.北京：科學(xué)出版社北京：科學(xué)出版社 ，20122012 7 7 賈志君賈志君, ,宋慧潔宋慧