纳米制造技术的应用与发展趋势

1、半导体集成电路 我们从cpu制造技术的发展 可以看出纳米制造技术的进 步。从早期的几微米，发展 到几百纳米，再到最近刚上 市的i系列cpu达到14纳米， 一个指尖大小的芯片就有 几亿甚至十几亿个晶体管。纳米制造技术的应用纳米制造技术的应用简单地说，处理器的制造过程大致可以分为沙子原料（石英）、硅锭、晶圆、光刻、蚀刻、离子注入、金属沉积、金属层、互连、晶圆测试与切割、核心封装等。纳米存储技术 近期美国科学家已经找到了一种可以大近期美国科学家已经找到了一种可以大幅提高现有存储密度和存储寿命的技术。他们幅提高现有存储密度和存储寿命的技术。他们通过纳米机械组装出了极为牢固可靠的纳米存通过纳米机械组装出

2、了极为牢固可靠的纳米存储元件，轻松实现了储元件，轻松实现了每平方英寸存储密度高达每平方英寸存储密度高达1TB，存储时间超过，存储时间超过10亿年，这使得亿年，这使得存储密度存储密度和存储寿命的爆发性增长。和存储寿命的爆发性增长。纳米制造技术的应用纳米医学的应用纳米机器人 。纳米制造技术的应用纳米机器人的研制属于分子仿生学的范畴，它根据分子水平的生物学原理为设计原型，设计制造可对纳米空间进行操作的“功能分子器件”。纳米机械学纳米制造技术的应用 机械加工的方法是用车、磨、铣、刨、钻等机床把料材加工成各种需要的工件。 纳米制造技术是由相反的方向，直接由原子、分子来完整地构造器件 纳米汽车纳米汽车纳米

3、制造技术的应用这是美国赖斯大学的科学家利用纳米技术制造出了世界上最小汽车。整辆纳米车对角线的长度仅为3至4纳米，比单股的DNA稍宽，而一根头发的直径大约是8万纳米。和真正的汽车一样，这种纳米车拥有能够转动的轮子，其轮子是用60个碳原子组成足球状单一分子。这使得纳米车在外观上，看起来像哑铃。它利用一种三合体作轴，连接每个轮子的轴都能独立转动，使得这种车能够在凹凸不平的原子表面行进。只是它们的体积如此之小，甚至即使有两万辆纳米车并列行驶在一根头发上也不会发生交通拥堵。 纳米发动机纳米发动机纳米制造技术的应用2014年6月份美国德克萨斯大学奥斯汀分校科克雷尔工程学院科学家制造出了迄今世界上最小、最快

4、，而且运转时间最长的微型发动机。该发动机比一粒盐要小500倍，能把电能转化为机械运动，达到每分钟18000转，相当于喷气式飞机上发动机的转速，而且能连续旋转15小时。相比之下，其他纳米发动机每分钟只有14到500转，只能转几秒到几分钟。纳米材料学原理：原理：当材料的颗粒缩小到只有几纳米到几十纳米时，由于当材料的颗粒缩小到只有几纳米到几十纳米时，由于颗粒表面相对活跃的原子数量与颗粒内部结构稳定的原子数颗粒表面相对活跃的原子数量与颗粒内部结构稳定的原子数量的比例大大增加，使得材料的性质发生了不稳定的变化。量的比例大大增加，使得材料的性质发生了不稳定的变化。纳米制造技术的应用碳纳米管碳纳米管: 19

5、91年日本年日本NEC公司意外发现了由管状的同公司意外发现了由管状的同轴纳米管组成的碳分子轴纳米管组成的碳分子,这这就是碳纳米管。其具有良好就是碳纳米管。其具有良好的力学性能，抗拉强度达到的力学性能，抗拉强度达到50200GPa,是钢的是钢的100倍倍,但是密度却只有钢的但是密度却只有钢的1/6；它的硬度与金刚石相当，却它的硬度与金刚石相当，却拥有良好的柔韧性，可以拉拥有良好的柔韧性，可以拉伸。同时，碳纳米管具有良伸。同时，碳纳米管具有良好的导电性能和传热性能。好的导电性能和传热性能。C纳米管纳米管多层多层C纳米管纳米管纳米材料特点：n熔点显著降低：金的常规熔点为熔点显著降低：金的常规熔点为1

6、064，当颗粒尺寸为，当颗粒尺寸为10纳米尺寸时，则熔点降低纳米尺寸时，则熔点降低27，2纳米尺寸时的熔点仅为纳米尺寸时的熔点仅为327左右左右n力学性能：用纳米材料制成的产品其强度、柔韧度、延展力学性能：用纳米材料制成的产品其强度、柔韧度、延展性都十分优越性都十分优越n光学、磁学性能都发生了改变光学、磁学性能都发生了改变 纳米制造技术的应用纳米材料用途：l纳米级印刷电路的材料纳米级印刷电路的材料 l纳米自洁玻璃纳米自洁玻璃 l纳米固体燃料纳米固体燃料 l隐形战斗机的纳米涂层隐形战斗机的纳米涂层 纳米科技从纳米科技从2020世纪世纪8080年代开始兴起年代开始兴起, ,欧美欧美, ,日日本等各

7、科技发达国家都投入大量资金用于研发和技本等各科技发达国家都投入大量资金用于研发和技术攻关。相比其他学科术攻关。相比其他学科, ,我国在此研究领域起步不我国在此研究领域起步不算晚算晚, ,一直以来各学科领域的科学家们都致力于此一直以来各学科领域的科学家们都致力于此综合交叉领域的研究综合交叉领域的研究, ,并有大量高水平的论文发表并有大量高水平的论文发表, ,使得我国在此研究领域上一直位于国际前沿。如果使得我国在此研究领域上一直位于国际前沿。如果说纳米科学是现代科学的前沿说纳米科学是现代科学的前沿, ,那么纳米制造是其中那么纳米制造是其中的重要研究领域的重要研究领域, ,是将纳米科学的新发现转变为

8、前沿是将纳米科学的新发现转变为前沿制造技术。制造技术。纳米制造技术的发展趋势 总体来看，全球纳米科技的发展趋势主要有以下总体来看，全球纳米科技的发展趋势主要有以下特点特点：一是一是纳米纳米科技的投入逐步从主要集中在基础研究逐渐向基础研究、应用研科技的投入逐步从主要集中在基础研究逐渐向基础研究、应用研究及产业化并举转变；究及产业化并举转变；二是二是从单一学科向多学科交叉和融合的方从单一学科向多学科交叉和融合的方向发展；向发展；三是三是从独立工作向集成化和国际化方向发展；从独立工作向集成化和国际化方向发展；四是四是更加更加重视关键装备的研发；重视关键装备的研发；五是五是从以料为基础向生物和器件方面

9、的应从以料为基础向生物和器件方面的应用发展。用发展。 纳米制造技术的发展趋势 在各国加强纳米科技投入的同时，国际上纳米科技相关文献在各国加强纳米科技投入的同时，国际上纳米科技相关文献的发表数量增长迅速，进一步彰显了纳米科技的重要地位和的发表数量增长迅速，进一步彰显了纳米科技的重要地位和快速发展趋势。从图中快速发展趋势。从图中可以看出，从可以看出，从20072007年开始，经过近些年开始，经过近些年的迅速发展，目前国内外对于纳米制造的应用基础研究和年的迅速发展，目前国内外对于纳米制造的应用基础研究和应用研究已颇具规模，到达了一个阶段性高峰。应用研究已颇具规模，到达了一个阶段性高峰。纳米制造技术的

10、发展趋势参考文献参考文献11王国彪王国彪, ,黎明黎明, ,丁玉成丁玉成, ,卢秉恒卢秉恒. . 重大研究计划重大研究计划“纳米制造的基础研究纳米制造的基础研究”综述综述J. J. 中国科学基金中国科学基金,2010,02:70-77. ,2010,02:70-77. 22房丰洲房丰洲. . 纳米制造基础研究的相关进展纳米制造基础研究的相关进展J. J. 中国基础科中国基础科学学,2014,05:9-15. ,2014,05:9-15. 33沈湘沈湘, ,宋秀芳宋秀芳. . 纳米制造研究领域的现状与发展纳米制造研究领域的现状与发展基于基于InspecInspec数据数据库分析库分析J. J.

11、现代情报现代情报,2015,07:126-130. ,2015,07:126-130. 44刘宇宏刘宇宏, ,雒建斌雒建斌. . 纳米制造科学与技术中的基础问题研究进展纳米制造科学与技术中的基础问题研究进展J. J. 中中国基础科学国基础科学,2013,03:3-13+66. ,2013,03:3-13+66. 55钟敏霖钟敏霖, ,范培迅范培迅. . 激光纳米制造技术的应用激光纳米制造技术的应用( (邀请论文邀请论文)J. )J. 中国激中国激光光,2011,06:1-10. ,2011,06:1-10. 6 6 国家自然科学基金委员会国家自然科学基金委员会. .未来未来1010年中国学科发展战略年中国学科发展战略. .纳米科学纳米科学M.M.北京：科学出版社北京：科学出版社 ，20122012 7 7 贾志君贾志君, ,宋慧洁宋慧