纳米技术及其在微型机械中的应用

纳米技术及微型机械被认为是２１世纪的核心技术。文中介绍了纳米技术及微型机械的基本概念及纳米加工技术、纳米材料技术、纳米摩擦学等纳米技术在微型机械中的应用。     

纳米技术与微型机械

纳米技术及微型机械被认为２１世纪的核心技术，本文介绍了微型机械的概念，加工技术，材料技术以及与其相关的一些纳米技术的应用。     

纳米测量技术与微型智能仪器

纳米测量技术已成为纳米技术的重要组成部分。微型明仪器,是微型传感器、微型执行器和信息处理技术、微电子技术发展的必然产物,是微型机械电子系统的主要开窍内容之一。它将仪器的性能提高、价格下降、在生产和生活中应用更加方便。微型智能仪器具有良好的应用前景,是２１世纪仪器发展的一个重要方向。对纳米测量技术和微型智能仪器的一些普遍问题,关键技术及其发展进行论述。     

国家自然科学基金机械学科1996年项目指南

国家自然科学基金机械学科１９９６年项目指南国家自然科学基金委员会机械学科近年来，先进制造技术发展迅速，机械工程科学前沿非常活跃，继电流变技术、微型机械、智能制造之后，又出现了纳米摩擦学、智能结构、混饨振动、纳米技术、敏捷制造、生物制造、快速成形等新领...     

纳米级几何量计测技术

“科技要发展,计量须先行。”(聂荣臻语)随着80年代初第一台能探测到原子尺度的扫描隧道显微镜问世,人类认识世界的能力产生了新的飞跃。近年来各国竞相开展纳米(10~(-9)米)技术微型工程的研究。在生命科学、材料科学、微型机械及微电子技术等领域,科学家正利用纳米技术识别DNA遗传密码、证实介于晶体与非晶体之间的准分子的存在、研制微型机械与传感器探测各种信息以及更大幅度地提高微电子芯片的集成度等。可以预言,微型工程的研究与发展将     

纳米技术的最新发展

介绍了国内外纳米技术的最新研究发展情况,包括纳为主级测量技术、纳米级精度的加工和纳米级表层的加工－－原子和分子的去除、搬迁和重组,微型、超精密机械和机电系统,纳米材料和纳米生物学等。     

纳米科学和技术的新进展

介绍纳米科技几个主要方面的最新研究进展 :纳米级精度的测量 ;扫描隧道显微镜和原子力显微镜 ;超精密加工和原子级加工 ;纳米材料 ;微型机械和微型机电系统 ;微型机械的制造等     

纳米技术及其在机械中的应用

介绍了纳米学科的兴起、纳米材料的特性以及纳米技术在机械中的应用。     

DNA投影纳米印刷术

DNA是纳米技术中最常使用的建筑模块，通常被用来控制建造有序的纳米结构。在很大程度上，人们认为DNA有望成为自下而上制造微型电子线路的基本模块。     

微型机械与纳米机械学研究

从微型机械的实际情况出发，并在对比传统机械设计的基础上，提出的纳米机械学的特征、研究范围及其组成分支，然后，通过对微型机械发展现状分析，总结出微型机电系统研究中，对于纳米机械学各学科分支的要求，以及研究目标。     

微/纳米级压电材料的制备方法

由于电子、通讯和控制等高新技术行业的迅速崛起,对材料的高性能、多功能、小型化、智能化等的需求越来越高,使得对微/纳米级压电材料的制备受到重视,并且微/纳米级压电材料是压电复合材料的重要组成部分,本文介绍五种微/纳米级压电材料的制备方法.     

基于准分子激光的微结构与微器件加工制作研究

介绍了准分子激光微加工的机理,设计并研制了步进控制的二维微动扫描台,建立了一种基于准分子激光的微加工装置,通过计算机控制扫描路径,可实现点、线、面等基本微结构以及组合型微结构、微器件的加工制作。利用该准分子激光微加工装置,进行了微结构和微器件的加工实验,成功加工制作出齿轮形微结构和微型无芯薄膜变压器件。准分子激光微加工装置具有加工效率高、加工切口平整、可实现各种形状的微结构与微器件的加工等特点,可望在微机电系统（MEMS）及微纳米技术领域得到广泛应用。     

适合于纳秒激光微加工的压电陶瓷微位移平台

针对纳秒激光微加工的具体要求,设计了一种压电陶瓷的微位移工作台控制系统,它是由压电陶瓷、柔性铰链机构和DSP控制系统组成。基于TMS320VC33的DSP作为控制中心,主要用于对采集到的位移信号进行处理,通过PID算法控制微动平台的移动距离。将该微位移平台安装在纳秒激光微加工机上,与原系统配合进行加工,可以有效改善微结构加工的效果。     

Friction and wear effects on a micro/nano‐scale

In this paper are described tribological effects which can be found in micro‐tribological systems, and in those macro‐systems which can be analysed by micro‐methods, e.g., by atomic force microscopy (AFM) or related methods. Micro‐tribology systems have friction contacts with loads in the micro/nano‐newton range and/or dimensions in the micro/nanometre range. Experiments on the micro/nano‐scale should be easier to explain by theoretical modelling due to their simpler system structure. An example is discussed of adhesion and friction measurements between AFM tips and clean, flat, solid surfaces in ultra‐high vacuum, which shows some of the special aspects of micro/nano‐tribology. Surprising friction characteristics on surfaces with an artificial micro‐structure can be explained by skilled and careful topographical analysis of the friction path with an AFM. In micro‐sensor contacts, ‘single wear events’ can be detected using AFM analysis of the contact region. For ceramic compounds, different friction levels for the components of the material can be found. The problems, difficulties, and dangers of misinterpretation are also discussed.     

基于静电力的可溯源微悬臂梁刚度标定方法

许多研究机构都建立了微纳力值测量系统,并达到了非常高的测量精度。但是,对微纳力值的传递却很少研究。采用无源悬臂梁作为微纳力值传递标准,提出基于静电力原理的"类参考梁法"悬臂梁刚度测量方法。该方法可准确且便捷地测量悬臂梁刚度,并将其溯源至长度、电压、电容等国际单位(SI)。应用类参考梁法,对刚度范围在1.45~91 N/m的悬臂梁刚度进行测试,相对方差均小于0.6%,结果表明,类参考梁法具有很好的稳定性。许多因素将影响测量结果,对导致测量误差的因素进行逐一分析。类参考梁法悬臂梁刚度测量合成不确定度低于5%,表明该方法具有可行性。类参考梁法有效改善了悬臂梁刚度测试的不确定度,在AFM高精度微纳力值测量中具有重要的意义。     

钢质摩擦副在微-纳米固体添加剂磨合油中磨合机制研究

基于45#调质钢齿轮滚滑副和45#淬火钢销/45#调质钢滑动副的大量磨合试验结果,分析了钢质摩擦副在微-纳米磨合油中油液温度、摩擦副表面性质和磨合平衡状态机制,以及磨合平衡状态的判定方法。研究结果表明:微米尺度的磨料对磨合磨损主要起到磨粒磨损的作用,纳米尺度的磨料对磨合磨损表面起到填充、嵌入和熔融作用,以及加剧粘着磨损作用。微米和纳米尺度的磨料混合在一起,在不同工况条件下,或对磨合磨损起到促进作用,或起到延缓作用。磨合完成后,摩擦副表面几何、物理和化学性质都可以得到有效改进。磨合平衡状态时各工况参数都趋于稳定状态,这些参数直接反映磨合磨损平衡状态,可以用来判定磨合磨损状态。     

Engineering surface and development of a new DNA micro array chip

This paper proposes a new concept of the ‘engineering surface’, which extends the conventional idea of a functional surface by combining it with micro/nano manufacturing technology. Characteristic features and possibilities of the engineering surface are discussed in detail. This paper reviews studies on micro/nano fabrication technologies for advanced materials and evaluation technology for surface function. New fabrication technologies, micro machining and nano forming, are introduced, which will be basic manufacturing processes of the engineering surface. Also, a new surface evaluation technique is introduced for the surface energy of the nano fabricated surface. Design of a new DNA micro array chip is introduced as an example of applications of the engineering surface. Controllability of surface property by nano fabrication is studied.     

钢质齿轮副在微纳米混合磨合油中的磨合试验研究

将微米和纳米固体粉末单独或混合加入到68#机械油中,配制了5种微米、纳米或微纳米混合磨合油,并试验研究了5种磨合油分别应用于钢质粗糙软齿轮副间的磨合磨损行为和作用机制。研究结果表明:当混合磨合油中微米颗粒粒度比齿面三维粗糙度Sa值小时,磨粒磨损并不显著,且纳米微粒起到加剧磨合磨损的作用。当混合磨合油中微米颗粒粒度比齿面三维粗糙度Sa值大时,磨粒磨损显著,但纳米微粒起到缓和磨合磨损的作用。齿面三维形貌表明纳米颗粒对齿轮副表面有填充作用,对磨合后齿面形貌的结构有较大影响。磨合试验中还发现了因齿面副两表面磨损率差形成的负电阻现象。     

微型弯曲模制造

随着微机电系统技术的发展对微型制件需求的不断增长,以传统的微细加工方法成形微小制件难以满足微系统的应用要求,而用微型模具成形微小制件,具有生产效率高、制件质量稳定等优点,成为微成形加工领域的重要工艺发展方向。研究对实验所用的微型弯曲模进行了总体结构设计,得到了模具的装配图和零件图。在分析微细加工方法的技术特点的基础上采用微机械加工法加工模具,并在万能试验机上进行试验,试验表明,所冲制的弯曲件符合要求。