文档介绍：纳米技术论文08机械三班李建胜08102080331通向未来的纳米机械1前言20世纪是-•个伟大的世纪,就制造业来说,涌现了各种各样的先进制造技术,极大地丰富了人们的牛产和牛活方式。进入21世纪,制造业面临全球化的挑战,需求也日益多样化,在牛物、医学、航天航空、通信等领域开始对机械装置进行微型化来满足H益增长的要求。。20世纪后半叶,随着大规模集成电路技术和微型制造技术的发展,在计算机和信息技术以及其他许多领域引发了一场微型化革命。此后,作为研究微型机械工作原理和设计理论与方法的纳米机械学得到迅速发展并成为机械科学技术屮的前沿领域。从20世纪70年代开始,在机械装置小型化过程屮产牛了微机械的研究。此项研究最早由美国斯坦福大学于1970年开始的,1987年美国投入大量经费资助微机械开发,随后口本和西欧也相继将微机械研究列为重要发展领域,促进了微机械的迅速发展。最初,人们按照传统机械学的原理和方法开发小型机械,仅仅是传统机械简单的缩小,在工作原理、机构材料和设计理论等方面大体沿袭了传统机械学。然而在研制过程屮,人们发现,微型机械的力学系统特征和传统机械不同。此外制造机械的原材料小型化以后的物理性质及对环境变化的影响也将有很大变化。所有这些都促使人们认识到传统机械学的理论和观点对于小型化机械已经不再适用了。微机械学的发展自然而然的进入了建立纳米机械学研究的阶段。各国也取得了相应的研究成果。3纳米机械学纳米机械学是适应微型机电系统设计研究的需要血产牛•的一门学科,研究纳米尺度对象的机械结构、特征及其测量分析,以及进行相关微系统设计。通常,机械工程包含机械学和机械制造学两大学科,他们分别对应于机械系统从构思到实现所经历的设计和制造两个阶段。相对于传统机械而言,微型机械具有体积小、重量轻、能耗低的特点。微机械的种类繁多,在航天、航空、汽车、牛物医学等领域有十分广阔的应用,根据H前的研究情况,主要有以下几大类:(1)微传感器包括敬感和检测力学量、磁学量、热学量、化学量和牛物量的传感器(2) 微执行器主要包括微电机、微齿轮、微泵、微阀等(3) 微型构件主要包括微梁、微探针、微腔等(4) 微机械光学器件戸前已有微晶列阵、微光扫描器等(5) 微机械射频器件包括微型电感、可调电容、波导等。H前是研究的热点,将对射频技术产牛重要的影响(6) 真空电子器件包括场发射显示器、照明器件、微电子毫米器件等(7) 微能源和微动力源这将是研究的一个重要方面,起步较晚,进展少H前纳米机械的应用研究热点集屮在微型机器人和小型、微型及纳米微型两个方面。4微机械的特性及超微加工技术尺寸效应是微机械系统屮许多性能不同于宏观传统机械系统的重要原因,微机械系统具有的主要特性是:1) 由于尺寸很小,重力的影响被表而力所取代2) 材料强度增加3) 表面零件的强度变化4) 制作精度降低5) 有源驱动6) 机电一体化系统微机械由于尺寸的减小,其尺寸效应使微机械显现出许多新的特性,使得制造和装配都非常怵I难,原有的机械加工方法远远不能满足需要,因此,像激光束、电子束、化学腐蚀等加工方法是常用的方法。材料H前最常用的结构材料是硅,一方而是因为硅具有优良的力学性能和电性能,另一方而是硅的加工工艺和手段比较完善。除了