機械加工應用納米技術論文

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1微米/納米加工技術簡介

微細加工技術微細加工技術主要包含超精密機械加工技術、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，采用的難點金剛石和立方氮化硼刀具就能完成切削、拋光等技術。對于一些稍微復雜的結構，機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。納米機械技術和加工技術納米機械技術是一個很廣泛的領域，研究的方面有納米加工過程中的動力學方面、納米摩擦學方面和納米構件工程等，本文所講的納米機械技術只是納米機械實現納米尺寸的一些方面的功能，比如納米尺度的移動和定位等。納米加工技術主要在兩大方面發展，即：傳統的超精度加工技術的完成，比如完成機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納米技術在機械中的應用

隨著現代的機械制造業大力發展，納米的加工技術包含的方面也越來越廣泛，越來越受到各國的關注。微型機械的納米加工技術總體可以歸結為以下幾個方面：第一，微加工技術，此項技術對于環境的要求較高，需要較為清潔的環境，主要是微型機械的零件刻蝕技術上的應用。第二，控制方面，比如微型傳感器的應用，驅動器和控制器在傳感器的作用下，可以協調的進行工作。第三，微裝配技術，這項技術主要是把微型機械所用到的微型機構、微型執行機構等結合起來，成為一個有機的整體。下面是一些納米技術在機械應用方面的例子。無摩擦微型納米軸承最新的世界納米技術成果是美國科學家研究出的接近無摩擦的納米軸承，它的直徑僅為頭發的直徑大小。這種新技術下的軸承在進行使用時基本上實現了無磨損和無撕裂，這將被投入到微型裝置的原件使用中。微型機械本身的尺寸就相當于頭發的直徑，而納米幾點系統的尺寸更小，接近1nm，是普通微型機械的千分之一。在微型的機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，達到了最小摩擦的極限。納米陶瓷刀具我國某工業大學材料學院就完成了我國地方重大的納米項目，研究出了金屬陶瓷刀具的制作技術，并且這一技術已經通過認定，這將是一項利用納米技術進行材料制作的新標志。納米磁性液體密封磁性液體是一種新型的材料，它同時具有磁性和流動性，是世界上很多發達國家目前使用較多的一種密封技術.普通的材料根本無法達到同時具有這兩種性質。這種新型的材料滿足了一些高硬度物料超細粉體的密封要求，在密封時利用磁場將磁性的液體固定在要密封處，此時就會形成一個磁液圈，這樣不僅使得污染和浪費都減少了，還提高了效率。

3納米材料在閥片上的應用

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，主要應用于功能陶瓷材料中，這里可以提高閥片的絕緣強度，也即提高了閥片大電流耐受力。這也是我國納米技術的一項在機械方面的應用。納米發動機材料納米復合氧化鋯是納米材料中應用于工業方面比較成功的材料之一。納米復合鋯材料能夠實現導氧及儲氧的功能，同時它的耐高溫性也很強，主要被應用到最新的汽車發動機及尾氣排放等的系統中。納米技術馬達納米技術馬達是由美國研制，在中國首次面世的一項納米技術。納米技術馬達體積很小，是傳統電磁馬達的0.05倍，長度是平常使用火柴的3/4，負載能力是4kg以上，與傳統的馬達相比，壽命也高了很多。主要用在玩具和汽車的一些電動設施中。納米燃油裝置我國的專家成功的研制出具有世界先進技術水平的納米燃油裝置。這種裝置與傳統的裝置相比，燃油更加充分。主要應用到了極地車輛中。納米潤滑劑潤滑技術的產生很好地解決了摩擦和機械磨損。納米潤滑劑的發明使得很大一部分零件不再需要頻繁的更換，同時這些機械的使用壽命有了很大程度的提高。

4納米技術在機械應用中的優勢

與傳統的機械工程相比，納米技術在機械應用中體現出了很多方面的優勢，在不斷的發展中獲得了明顯的成果。納米技術的尺寸效應優勢納米技術使傳統的一些使用部件的尺寸縮小了很多，將過去的毫米級別的進化到了納米級別。納米技術在機械應用中，降低了機械體積，這也促進機械方面形成一種心動的機械：微型機械。微型機械不僅僅是在尺寸上減小了很多，在微機構、微驅動器、微能源以及微傳感器等裝置都有了改進，形成了一整套微型機電系統。這些微型機電構置都是納米技術的研究成果。這種技術遠遠超出了傳統機械的范疇，是現代的一種創新思維下的科技納米技術成果。納米技術的多元化應用納米材料的特殊性，使得納米技術的應用多元化。納米材料在納米技術下形成的產品，不僅形態更加微小，而且功能更加強大。對于傳統材料無法完成的功能，納米材料產品可以完成，而且還在不斷的發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材料當中，從而達到更好的功能效果。納米材料摩擦性能的提升納米技術在機械應用中最為突出的應用是解決機械摩擦的性能。再繼續額運動中，軸承間的摩擦是無法消除的。過去的軸承在使用當中摩擦問題是一個難題。當納米技術出現后，一方面使得各類機械結構尺寸減小了很多，零件尺寸越小摩擦力的影響越大，如果摩擦力過大，那么更嚴重的還會磨損到零件，影響到正常的使用。但是納米技術也解決了這一問題，納米材料實現了機械的最小摩擦極限，達到了理想的運行狀態。納米技術節能效果納米技術不僅實現了體積上的減小、功能上的強大，還能實現環保節能，真正實現了集功能、實用、環保于一體。隨著納米技術的不斷發展，很多新型的材料也被研發出來，這些新型的材料實現了材料的節約目標，所以傳統的機械工程中有些需求量較大的材料使用率大大降低了，對于原材料的節省，起到了很大的節約作用。

5納米加工技術與微型機械

納米加工技術的出現和不斷發展為微型機電系統的發展提供了條件，使微型機電系統進入了一個全新的領域。微型機械現在世界上的微型機械的研究已經發展到了一個很高的水平，已經能夠制造出很多類型的微型機構和微型零部件。在三維的機械構件上已經有了很多研制品，比如微齒輪、微軸承、微彈簧等。其中微執行器是相對較為復雜的微型器件，但是也研制出了微開關、微電動機、微泵等器件。微型機電系統微型機電系統就是相對比較復雜的機電系統，比如微型機器人，它可以用于搜集情報、竊聽等。微型機電系統在醫學上也有荷藕使用的意義，比如微型醫學機器人可以進入人體的血管進行一些操作。總之這些微型機電系統越來越接近實用化，接近人的生活。在航空航天上微型機電系統也有很重要的使用，比如慣性儀表，它具有體積小，重量輕、精度高等優點。現在微型器件的發展也有了一定的應用水平，加上微電子的工業集成電路的經驗可以應用到這個新的方面，所以縱觀各方面的技術和經驗，現在MEMS的發展條件已具備。

6總結

納米技術在機械工程中的應用很大程度上改變了傳統的運轉方式，顯示出了較大的科技含量和先進性。納米材料的特殊性，使得它的應用范圍很廣，納米材料不同以往材料，在機械加工方面體現出了很多的優越性。但是現在納米技術在機械應用中還有很多問題亟待解決，只有我們不斷地深入研究，才能使納米技術在機械加工領域有更大的突破。

作者：李建單位：德州職業技術學院