规模化制备微纳结构研究论文

纳米科技丁福全前言一、纳米与纳米科技的基本概念二、纳米科技发展的十年三、“纳米热”四、纳米技术的应用五、结束语参考文献纳米科技——21世纪高科技三剑客之一前言人类从工业经济向知识经济转变的时代，正好是20世纪和21世纪交替的时候。所以说20世纪是工业经济高度发展的世纪，那么21世纪，则是知识经济如日东升的世纪。知识经济的基本特征预示着21世纪人类经济，乃至整个人类社会，将发生许多深刻的变化，经济发展的持续性，将把人类推向一个新的文明时代。人类的知识，不仅是“重新安排”物质的知识，使之得到充分的发展。重新安排“人类精神”的知识，也将得到更大的发展。今天，纳米科技开发的大潮正在全球掀起。这是人类科学进步的又一体现，是发展新经济的又一次机遇，是人类创造科技奇迹的又一次大好机会。因此，各国的科技力量云集于这个纳米科技开发的大战场。排好队形，摆开阵势，决战这个战场。有人说，这是一场无硝烟的激战，是一场高科技领域的世界角逐。其科技含量和创造辉煌的程度将超过人类任何一次科技成就。一、纳米与纳米科技的基本概念“纳米”是英文namometer的译名。另一种说法“纳米”一词源自于拉丁文“NANO”，意思是“矮小”。纳米是一个度量单位，是一个长度单位。纳米材料构筑的物质，是看不到，摸不着的微细物质。1纳米，即1nm=10-9m，也就是十亿分之一米，约相当45个原子串在一起的长度，或者说，1个纳米大体上相当于4个原子的直径。如果将1m与1nm相比，就相当于地球与一个玻璃弹球大小相比。人的一根头发直径约为80μm（微米），即80000nm，如果一个汉字写入尺寸为10nm，那么在一根头发丝的直径上就可写入8000字，相当于一篇较长的科技论文容量。所谓纳米科技是以1~100nm尺度的物质或结构为研究对象的一门新兴学科，就是指通过一定的微细加工方式，按人的意志直接操纵原子、分子或原子团、分子团，使其重新排列组合，形成新的具有纳米尺度的物质或结构，研究其特性，并由此制造新功能的器件、机器以及其它各方面应用的科学与技术。可见，纳米科技的首要任务就是要通过各种手段，如微细加工技术和扫描探针技术等来制备纳米材料或具有纳米尺度的结构；其次借助许多先进的观察测量技术与仪器来研究所制备纳米材料或纳米尺度结构的各种特性，最后根据其特殊的性质进行有关的应用。所以，从一定程度上讲，纳米材料、纳米加工制造技术以及纳米测量表征技术构成为纳米科技发展的三个非常重要的支撑技术。纳米科技开发领域，主要有：纳米体系物理学、纳米体系化学、纳米材料学、纳米电子学、纳米光子学、纳米机械学、纳米加工制造学、纳米表征测量学及纳米医学，等等。二、纳米科技发展的十年追求新鲜和进步是人类文明的动力。纳米科技形成独立学科领域是在20世纪90年代，1990年在美国巴尔的摩召开了第一届国际纳米科技会议（Nano I），成立了常设机构——顾问委员会，中国是成员之一。该委员会将纳米科技的研究范围分为6个部分。纳米学科分类纳米电子学纳米物理纳米化学纳米生物学纳米机械纳米测量1993年8月在莫斯科召开了第二届国际纳米科技会议(Nano Ⅱ)1996年在北京召开了第四届国际纳米科技会议(Nano Ⅳ)。2000年在德国举行了第六届国际纳米科技会议（Nano Ⅵ）。三、“纳米热”纳米科技中具有主导或牵头作用的是纳米电子学，因为它是微电子学发展的下一代。现今发达国家的主导工业已是以微电子为基础的电子工业，不再是钢铁、材料、能源、化工、交通。目前所有发达国家的政府和企业都在对纳米科技的研究、开发进行大量的投入，试图抢占21世纪战略技术的制高点。2000年1月，美国克林顿总统在加州理工学院演讲时说：“我们将在原子和分子水平操纵物质。想象一下这样的可能性：材料具有10倍于钢的强度，而重量只有钢的六分之一；把国会图书馆的所有信息压缩进入一个只有一块方糖大小的器件；在肿瘤只有几个细胞大小时就能检测出来” 。2001年1月18日。中国成立了中国纳米科技指导协调委员会，制订发展中国纳米科技的计划。目前国家已初步规划在北京、上海成立北、南两个研发中心（纳米科技创新基地）。当前我国纳米科技发展的主要任务是：①加强纳米科技前沿的基础研究和基础性工作；②突破一批纳米科技发展共性关键技术；③开拓纳米材料和器件的应用，培育相关产业；④建设国家纳米科技基础设施和研究开发基地；⑤建设高素质的纳米科技骨干队伍。德国国家科学技术部于1996年对2010年纳米技术的市场做了预测，估计能达到14400亿美元。四、纳米技术的应用(一) 纳米材料1. 纳米材料与纳米结构的定义广义地说，纳米材料是指在三维空间中至少有一维处在纳米尺度范围（1~100mm）或由他们作为基本单元构成的材料。纳米结构是指由纳米尺度的基本单元按照一定的规律构建或组装成的一维、二维或三维体系。纳米材料和纳米结构是当今新材料研究领域中最富有活力，对未来经济和社会发展有着十分重要影响的研究对象，也是纳米科技中最为活跃、最接近应用的重要组成部分。2. 纳米材料的特性（1）表面与界面效应这是指纳米晶体粒表面原子数与总原子数之比随粒径变小而急剧增大后所引起的性质上的变化。例如粒子直径为10纳米时，微粒包含4000个原子，表面原子占40%；粒子直径为1纳米时，微粒包含有30个原子，表面原子占99%。主要原因就在于直径减少，表面原子数量增多。再例如，粒子直径为10纳米和5纳米时，比表面积分别为90米2/克和180米2/克。如此高的比表面积会出现一些极为奇特的现象，如金属纳米粒子在空中会燃烧，无机纳米粒子会吸附气体等等。（2）小尺寸效应当纳米微粒尺寸与光波波长，传导电子的德布罗意波长及超导态的相干长度、透射深度等物理特征尺寸相当或更小时，它的周期性边界被破坏，从而使其声、光、电、磁，热力学等性能呈现出“新奇”的现象。例如，铜颗粒达到纳米尺寸时就变得不能导电；绝缘的二氧化硅颗粒在20纳米时却开始导电。再譬如，高分子材料加纳米材料制成的刀具比金钢石制品还要坚硬。利用这些特性，可以高效率地将太阳能转变为热能、电能，此外又有可能应用于红外敏感元件、红外隐身技术等等。（3）量子尺寸效应当粒子的尺寸达到纳米量级时，费米能级附近的电子能级由连续态分裂成分立能级。当能级间距大于热能、磁能、静电能、静磁能、光子能或超导态的凝聚能时，会出现纳米材料的量子效应，从而使其磁、光、声、热、电、超导电性能变化。例如，有种金属纳米粒子吸收光线能力非常强，在千克水里只要放入千分之一这种粒子，水就会变得完全不透明。（4）宏观量子隧道效应微观粒子具有贯穿势垒的能力称为隧道效应。纳米粒子的磁化强度等也有隧道效应，它们可以穿过宏观系统的势垒而产生变化，这种被称为纳米粒子的宏观量子隧道效应。3. 纳米材料的应用纳米材料的诸多优异性，可能在光电器件、灵敏传感器、隐身技术、催化、信息储存等广泛的领域得到应用。包括在建筑、化工、纺织、汽车和环保等行业中的应用奠定了基础。比如纳米陶瓷具有超塑性、耐高温、耐磨性好、硬度高、透光等特点，可以使其用作制造人造骨骼、陶瓷、刀具、陶瓷滚动轴承、压电地震仪、宇宙飞行器的“头盔”，可制得“摔不碎的酒杯”或“摔不碎的碗”等。纳米塑料，是一种高强度、不老化的新颖塑料。它的硬度比碳钢强4~6倍，比重仅为钢铁的1/4，良好透光，不发生变性情况。如用纳米塑料制造一台汽车，其重量仅为钢铁材料制成的汽车的1/4。还有所谓纳米金属、微孔玻璃、纳米金钢石、纳米磁性材料、纳米复合材料、纳米超导材料等。（二）纳米电脑电脑是20世纪人类的一大发明。由于纳米材料和纳米技术的出现，由纳米结构技术支持和纳米材料组装成的新一代电脑将是21世纪的最重大的科技发明之一。纳米电脑的核心元件就是纳米芯片。有所谓蛋白质芯片，DNA芯片。这种蛋白质芯片体积小，元件密度高，据测每平方厘米达1015至1016个，比硅片集成电路高3~5个数量级，其存储量可达到普通电脑的10亿倍。DNA芯片又称基因芯片，在1立体毫米晶片上可含100亿比特，运算速度更达到10微微秒（一千亿分之一秒），比现有的电脑快近100万倍。电脑芯片的不断更新将使电脑更加智能化，同时提高因特网的速度并大大促进电子商务，高清晰电视和无线通信的发展。在新型的纳米芯片支持下，纳米级电脑包括了所谓超导电脑、化学电脑、光电脑、生物电脑（其中DNA电脑运算速度快，它几天的运算量就相当于目前世界上所有计算机问世以来总运算量），量子电脑（其基本元件就是原子和分子），神经电脑（用许多微处理机模仿人脑的神经元结构，采用大量的并行分布式网络就构成神经电脑，又称为人工大脑）。（三）纳米武器纳米技术的军事应用主要集中在纳米信息系统和纳米攻击系统两大类上。纳米信息系统是指以纳米技术为核心的信息传输、存储、处理和传感系统。目前研制的主要有：1.微型间谍飞行器。只有15厘米长，至少能持续飞行1小时以上，飞行距离可达十几公里。进行侦察、收集情报信息，起一种潜伏哨的作用，以后也可被做得像一只小蜜蜂一般大小。2.袖珍遥控飞机。是一种不足扑克牌大小的遥控飞行装置。机上装有超灵敏感应器，这种传感器不仅可以闻出柴油机排出的废气，而且可以在夜间拍摄清晰的红外照片。它可将所获取的最近情报信息传输到200公里以外的基地。3.“间谍草”。实际上是一种分布式战场微型传感网络，外形看似小草，装有敏感的电子侦察仪、照相机和感应器。4.纳米卫星。利用微电子机械和纳米电子技术制造的惯性检测元件、换能器、射频元件、光学元件、电源系统及各种传感器核心片作为星载设置，可使卫星的体积和重量大为减小。重量小于100克。纳米卫星其实质是一种分布式的卫星结构体系，或布设成局部星团，或布设成分布式星座，这种分布式体系可避免单个卫星失灵后带来的危害，提高航天系统的生存力和灵活性。这种卫星用一枚小型运载火箭一次可以发射数百颗乃至上千颗。5.高性能敌我识别器。6.有毒化学战剂报警传感器。纳米攻击系统。这是运用纳米技术制造的微型智能攻击武器。有所谓微机器人电子失能系统、昆虫平台、“蚂蚁雄兵”、“机器虫”，“蚊子”导弹、“针尖”炸弹（其大小只有针尖的1/5000）。这些微型武器广泛应用于战斗中，将使那些称雄一时令人生畏的重装武器系统被取代，或使它们败在手下。所谓小鱼吃大鱼。这些微型战士按军兵种分类，有所谓微型陆军、微型空军、微型海军（纳米鱼雷、纳米水雷、纳米导弹、纳米炸弹、纳米雷达、水下深潜探测器、无人水面侦察快艇、微型侦察潜艇等）、微型天军。纳米武器由于具有超微型和智能化的明显优势，打击敌方的神经系统必然是纳米武器的首选目标。通过纳米武器所焕发出来的巨大战争威力而使敌方宏观作战体系“突然瘫痪”，以致不得不屈服于微型武器所造成的战争压力。21世纪的战争将是什么样式？战场将出现何种变化？怎样为此进行战争准备？这是事关各国国家总体战略和国防发展战略的重大问题。因此，对21世纪可能发生的战争及战场形态进行科学预测，已成为当今世界各国谋求国家安全的重要途径。预学预测的主要依据是当今迅猛发展的微电子技术。未来的战略竞争将是硬件技术和软件技术的竞争。(四)纳米工业化利用纳米技术制造机器——微型机械。这种微机械虽然体积极其微小，但却是“五脏俱全”。它既有大脑（电脑和控制器），又有手脚（传感器和驱动器）和电源。它是机、电、磁、光、化学、电脑、自动控制、传感技术与信息处理等多种技术的综合或融合的产物。如用成千上万个非常低廉的细小而极简单的机器人去收割庄稼，有如一大群蝗虫去“收割”一片庄稼，要比使用一台大型联合收割机快。当地下电缆断了以后，让成千上万个微型机器人沿着电缆爬行，爬到断头时，便举起前脚搭在前端断头上，于是微型机器人便成为连接线，永久留在电缆上。（五）纳米农业（六）纳米医疗和保健系统纳米技术的应用，将使基因组、动物克隆、人造细胞、人造器官、创造生命和攻克癌症顽疾等多个医学领域上取得突破。（七）一个全新的服务行业21世纪，随着纳米技术的发展和普及，一个全新的纳米产品服务行业将会诞生。它将给人类带来一个全新的生活和工作空间。1. 更精彩的纳米世界电影纳米世界也与宏观及中观世界一样，都存在着各种微观物质的活动。而且，活动的种类和内容更加丰富多彩。可以想象，如果人们要看一部病菌和杀菌分子机器人“决斗”的记录片。可以将无数台分子摄像机放入血管中，进行现场转播或拍摄成电影。其真实性则大过现实人们电脑合成的仿生动画片。利用这一纳米电影形式，还可以帮助人们诊断疾病和观察病人治疗的情况。2. 纳米电视21世纪10年代将出现像纸一样薄的由纳米材料构成的大屏幕液晶显示屏。这种电视高清晰度、无辐射、耗电低，它的显示材料是由特种的纳米级材料组成；而电视的全部电器是使用纳米元件。3. 纳米新闻素材4. 优美的自然音乐在大自然中存在着很多优美的声音旋律，如鸟鸣、鸡啼；瀑布轰鸣，江河咆哮等。而在微小的纳米世界中，也存在着各种物质的分子和原子运动时所发出优美动听的音乐旋律。5. 纳米光盘出版物一张3寸光盘，可以储存上百万亿个字符。如果使用生物纳米碳管，则储存量更大，可以达到1T（万亿）个字符，相当于1千万本书的字数。6. 饮食业的纳米科学五、结束语纳米科技是一把双刃剑。有一类纳米材料，因为其体积小，在常温常压下，由于布朗运动，它是悬浮在空间或液体中的，所谓具有飘浮的弥散行为。因此，在使用这类材料时，特别要注意这个飘浮特性，否则会造成对于人类环境和身体的污染、侵害。由于纳米材料很小，小到可以容易地通过各种渠道，如呼吸系统、五官，甚至皮肤的毛囊毛孔进入人体内部，所以它是比空气中粉尘危害更大的污染，不可以掉以轻心，否则也许会出现比癌症、艾滋病、疯牛病等更严重的伤害人类的自然灾害。当然还有其它潜在的危险，如果纳米机器人忘记停止复制怎么办？如果没有某种内在的停止信号，那么灾难是极可能发生的。快速复制的纳米机器人在人体内扩散的速度可以比癌细胞还要快，从而会排挤掉正常的组织，等等。但是，我们也不能就因噎而废食，虽然纳米技术专家们并不排除这些危害，但是专家们都相信是可以应付的。纳米科技将给人类带来无限美好的未来。参考文献1.薛增泉著.纳米科技探索.北京:清华大学出版社,20022.龚建华著.走进纳米世界.广东:经济出版社,20013.顾宁,付德刚，张海黔等.纳米技术与应用.北京:人民邮电出版社,20024.赵冬等.纳米技术与纳米武器.军事谊文出版社,20015.李凤生等.纳米/微米复合技术及应用.北京:国防工业出版社,20026.张玉龙等.纳米技术与纳米塑料.北京:中国轻工业出版社,2001

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浅谈纳米技术及其在机械工业中的应用摘要：主要介绍了纳米技术的内涵、主要内容及纳米技术在微机械和包装、食品机械工业中的应用，并研究预测了纳米技术在未来机械工业中的发展前景。关键词：纳米技术；微机械；机械工业；发展前景1纳米技术的内涵纳米是长度单位，原称“毫微米”，就是10－9（10亿分之一）米。纳米科学与技术，有时简称为纳米技术，是研究结构尺寸在1~100纳米范围内材料的性质和应用。纳米科技与众多学科密切相关，它是一门体现多学科交叉性质的前沿领域。若以研究对象或工作性质来区分，纳米科技包括三个研究领域：纳米材料、纳米器件、纳米尺度的检测与表征。其中纳米材料是纳米科技的基础；纳米器件的研制水平和应用程度是人类是否进入纳米科技时代的重要标志；纳米尺度的检测与表征是纳米科技研究必不可少的手段和理论与实验的重要基础。纳米科技的最终目的是以原子、分子为起点，去设计制造具有特殊功能的产品。2纳米技术的主要内容（1）纳米材料包括制备和表征。在纳米尺度下，物质中电子的放性（量子力学学性质）和原子的相互作用将受到尺度大小的影响，如能得到纳米尺度的结构，就可能控制材料的基本性质如熔点、磁性、电容甚至颜色。而不改变物质的化学成份。（2）纳米动力学主要是微机械和微电机，或总称为微型电动机械系统（MEMS），用于有传动机械的微型传感器和执行器、光纤通讯系统，特种电子设备、医疗和诊断仪器等。MEMS使用的是一种类似于集成电器设计和制造的新工艺。特点是部件很小，刻蚀的深度往往要求数十至数百微米，而宽度误差很小。这种工艺还可用于制作三相电动机，用于超快速离心机或陀螺仪等。在研究方面还要相应地检测准原子尺度的微变形和微摩擦等。虽然它们目前尚未真正进入纳米尺度，但有很大的潜在科学价值和经济价值。（3）纳米生物学和纳米药物学，如在云母表面用纳米微粒度的胶体金固定DNA的粒子，在二氧化硅表面的叉指形电极做生物分子间相互作用的试验，磷脂和脂肪酸双层平面生物膜，DNA的精细结构等。有了纳米技术，还可用自组装方法在细胞内放入零件或组件使构成新的材料。新的药物，即使是微米粒子的细粉，也大约有半数不溶于水；但如粒子为纳米尺度（即超微粒子），则可溶于水。（4）纳米电子学包括基于量子效应的纳米电子器件、纳米结构的光／电性质、纳米电子材料的表征，以及原子操纵和原子组装等。当前电子技术的趋势要求器件和系统更小、更快、更冷。“更快”是指响应速度要快。“更冷”是指单个器件的功耗要小。但是“更小”并非没有限度。3纳米技术在机械工业中的应用3．1纳米技术在微机械领域中的应用随着纳米技术应用途径的不断拓宽，微机械的开发在全世界方兴未艾。例如，进入人体的医疗机械和管道自动检测装置所需的微型齿轮、电机、传感器和控制电路等。制造这些具有特定功能的纳米产品，其技术路线可分为两种：一是通过微加工和固态技术，不断将产品微型化；二是以原子、分子为基本单元，根据人们的意愿进行设计和组装，从而构筑成具有特定功能的产品。3．1．1采用微加工技术制造纳米机械（1）微细加工。日本发那科公司开发的能进行车、铣、磨和电火花加工的多功能微型精密加工车床（FANUCROBO nano Ui型），可实现5轴控制，数控系统最小设定单位是1nm（10－3μm）。该机床设有编码器半闭环控制，还有激光全息式直线移动的全闭环控制。编码器与电机直联，具有每周6 400万个脉冲的分辨率，每个脉冲相当于坐标轴移动0．2 nm，编码器反馈单位为1／3 nm，故跟踪误差在±1／3 nm以内。直线分辨率为1 nm，跟踪误差在±3 nm以内。CNC装置采用FANUC－16i，实现AInano轮廓控制。并用FANUCSERVOMOTORαi伺服电机装上高分辨率检测装置及αi系列伺服放大器，实现了微细加工。（2）微型机器人。在工业制造领域，微型机器人可以适应精密微细操作，尤其在电子元器件的制造方面。美国迈特公司的研究人员最近设计出一种用于组装纳米制造系统的微型机器人，这种机器人的长度约为5mm。研究人员称，假设能利用纳米制造技术使这种机器人的体积不断缩小，其最终的体积不会超过灰尘的微粒。日本三菱公司也开发了一种微型工业机器人，该机器人采用了5节闭式连杆机构，以实现手臂的轻量化与高刚性，其动作速度及精度完全可以赶上专用机器人。往复上下方向25 mm，水平方向100 mm的拾取动作，所需时间缩短到0．28 s。另外，通过采用闭式连杆机构与高刚性减速机，实现了比以往机器人高10％的位置重复精度（±5 nm），可适用于精密微细操作。我国在微型机器人的研制方面也取得了可喜的成绩。据媒体报道，由哈尔滨工业大学研制的机器人，其操作精度达到了纳米级，可以应用于分子生物学基因操作，能够对细胞和染色体进行“手术”，并能在微电子、精密加工等精度要求较高的领域一显身手。（3）微型电机。美国俄亥俄州克利夫西卡塞大学已建立了一所纳米级微型电机实验室，专门研究纳米技术及其超微机电系统。美国加利福尼亚大学伯克利分校研制的微型电动机，小到只能在显微镜下才能看得见。德国汽车零件制造商博士公司正在研制纳米技术传感器，这种传感器将为人们提供关于汽车上每个零部件在三维空间中运动的精确信息。当微型传感器探测到速度骤减时，就会自动释放安全气囊。3．1．2采用自组装技术制造纳米机械（1）生物器件。以分子自组装为基础制造的生物分子器件是一种完全抛弃以硅半导体为基础的电子器件。将一种蛋白质选作生物芯片，利用蛋白质可制成各种生物分子器件，如开关器件、逻辑电路、存储器、传感器以及蛋白质集成电路等。美国密歇根韦思大学医学院生物分子信息小组，利用细菌视紫红质（简称BR蛋白质）和发光染料分子研制具有电子功能的蛋白质分子集成膜，这是一种可使分子周围的势场得到控制的新型逻辑元件。美国锡拉丘兹大学也利用BR蛋白质研制模拟人脑联想能力的中心网络和联想式存储装置。（2）纳米分子电动机。美国IBM公司瑞士苏黎士实验室与瑞士巴塞尔大学的研究人员发现DNA能够被用来弯曲直径不及头发丝的五十分之一的硅原子构成的“悬臂”。上下弯曲，顶端则粘有单股DNA链。DNA自然形成双螺旋结构，双链被分开后，它们会力图重新组合。当研究人员将带有单股DNA链的“悬臂”置于含有与之对应的单股DNA链的溶液中，这两个链就会自动配对结合在一起，小“悬臂”在这种力的作用下开始弯曲。研究人员利用这种生物力学技术制造带有纳米级阀门的微型胶囊（纳米分子电动机）。通过控制这种驱动力来控制阀门的开合，可以将精确剂量的药物传送到身体的需要部位来达到治疗的目的。3．2纳米技术在包装机械领域中的应用采用纳米材科技术对包装机关键零部件（如轴承、齿轮、弹簧等）进行金属表面纳米粉涂层处理，可以提高设备的耐磨性、硬度和寿命。碳纳米管还具有较高的机械强度和较高的热导率。由于具有非常大的长度—直径比，可以制造出任何复杂形状的零件，是复合材料理想的增强纤维。目前，用价格低廉的纳米塑料制成的齿轮、陶瓷轴承、纳米陶瓷蚊辊、电雕辊等印刷包装机械零件已走进企业，开始代替金属材料。现代胶印机上应用着很多传感器．如控制飞达纸堆的自动升降、气泵供气时间检测、合压时间检测、空张检测、墨量控制等。纳米陶瓷具有良好的耐磨性、较高的强度及较强的韧性可用于制造刀具、包装和食品机械的密封环、轴承等以提高其耐磨性和耐蚀性，也可用于制作输送机械和沸腾干燥床关健部件的表面涂层。3．3纳米技术在食品机械领域中的应用纳米SiC、Si3N4在较宽的波长范围内对红外线有较强的吸收作用，可用作红外吸波和透波材料，做成功能性薄膜或纤维。纳米Si3N4非晶块具有从黄光到近红外光的选择性吸收，也可用于特殊窗口材料，以纳米SiO2做成的光纤对600 nm以上波长光的传输损耗小于10 dB／km，以纳米SiO2和纳米TiO2制成的微米级厚的多层干涉膜，透光性好而反射红外线能力强，与传统的卤素灯相比，可节省15％的电能。经研究证明，将30～40 nm的TiO2分散到树脂中制成薄膜，成为对400 nm波长以下的光有强烈吸收能力的紫外线吸收材料，可作为食品杀菌袋和保鲜袋最佳原料。纳米SiO2光催化降解有机物水处理技术无二次污染，除净度高，其优点是：①具有很大的比表面积，可将有机物最大限度地吸附在其表面；②具有更强的紫外线吸收能力，因而具有更强的光催化降解能力，可快速将吸附在其表面的有机物分解掉。这为污水处理量较大的食品企业提供了有力的技术支持。介孔固体和介孔复合体是近年来纳米材料科学领域较引人注目的研究对象，由于这种材料较高的孔隙率（孔洞尺寸为2～50 nm）和较高的比表面，因而在吸附、过滤和催化等方面有良好的应用前景。对纯净水、软饮料等膜过滤和杀菌设备又提供了一个广阔的发展空间。橡胶和塑料是包装和食品机械应用较多的原材料。但通常的橡胶是靠加入炭黑来提高其强度、耐磨性和抗老化性，制品为黑色，不适宜用在食品机械上。纳米材料的问世使这一问题迎刃而解。新的纳米改性橡胶各项指标均有大幅度提高，尤其抗老化性能提高3倍，使用寿命长达30年以上，且色彩艳丽，保色效果优异。普通塑料产量大、应用广、价格低，但性能逊于工程塑料，而工程塑料虽性能优越，但价格高，限制了它在包装和食品机械上的大范围应用。用纳米材料对普通塑料聚丙烯进行改性，达到工程塑料尼龙－6的性能指标，且工艺性能好、成本低，可大量采用。4纳米技术在机械行业中的发展前景（1）机械及汽车工业的滑配原件如：轴承、滑轨上应用纳米陶瓷镀膜能产生超底的磨擦界面，大大减低磨损并能提高负载。（2）塑胶流道的低粘应用：例如T型模、拉丝模、套筒和热胶道，可有效减少积料碳化的产生几率。（3）射出成型时发生的粘模、包封短射、镜面雾化及拖痕均具有革命性的改善，尤其是在滑块及顶针上所展现的干式润滑，更是任何金属所无法表现的优异性。（4）IC封装胶、橡胶及发泡塑料由于具有极高的粘着性，因此必须借助大量脱模剂来帮助脱模，纳米陶瓷的荷叶效应可减少脱模剂的使用及模具清理时间。（5）纳米陶瓷的低摩擦、低沾粘特性使塑胶在模具内的流动性大幅提升，特别是高精度模具例如薄光板、塑胶镜片、汽车聚光灯罩等模具应用后对产品的不良率上均有明显的改善。5结语综上所述，纳米技术是近十多年来逐步发展起来的一门前沿性与综合性交叉的新学科，是现代科学和现代技术相结合的产物，它的迅猛发展将引发21世纪新的工业革命。美国商业通讯公司研究报告称，未来五年，用于橡胶产品和油墨生产的碳黑填充料将继续高居纳米材料需求榜首。今后几年，全球纳米材料的需求将以2．7％年增长速度增长，到2010年将达到1 030万t，所以纳米包装具有较大的市场发展潜力。过去，我国机械包装工业的一些先进设备、先进技术，大多是依靠进口。纳米技术的出现，将对我国机械包装行业的技术创新带来新的发展机遇。相信在不远的将来，纳米技术将广泛应用于机械工业的各个领域，它给机械工业带来的变化将是巨大的。参考文献1向春礼．纳米科技及其发展前景［J］．新材料产业，2001（4）2王新林．金属功能材料的几个最新发展动向［J］．新材料产业，2001（4）3唐苏亚．纳米技术在微机械领域中的应用［J］．微电机，2002（5）4万乃建．21世纪数控技术新面貌［J］．机械制造，2001（20）5杨大智．智能材料与智能系统［M］．天津：天津大学出版社，2000

基本学制：四年 | 招生对象： | 学历：中专 | 专业代码：080413T

培养目标

专业代码：080413T

授予学位：工学学士

修学年限：四年

开设课程：

纳米材料的基本概念和基本物理效应、纳米材料的结构、尺寸和形貌的表征技术、纳米粉体材料的制备与表面修饰、一维纳米材料的制备、纳米复合材料的制备、纳米结构材料的制备、纳米材料的物理特性与应用、纳电子器件的基本原理和微加工技术、纳米材料与纳米技术的最新进展和发展趋势等。

相近专业：

无机非金属材料工程材料科学与工程复合材料与工程高分子材料加工工程金属材料工程

主要实践教学环节

包括课程实习、毕业设计等。

培养目标

本专业培养具有高分子材料与工程、生物学和医学等领域的相关知识，具有从事科学研究和解决工程中局部问题的应用型高级专门人才。

专业培养要求

本专业学生主要学习纳米材料与技术的基础理论和基本技能，具备纳米材料与技术专业的科学理论、基本知识和较强的实践技能。

毕业生具备的专业知识与能力

1.掌握数学、物理、化学等方面的基本理论和基本知识；2.学习懂得环境纳米材料的绿色制备及其规模化、面向环境检测的纳米结构与器件的构筑原理、方法；3.了解纳米材料与纳米结构性能与机理；4.研究纳米材料在污染治理中的应用原理、技术与装置研发、纳米材料的环境效应与安全性评估、纳米材料在节能和清洁能源中的应用等；5.熟悉国家关于纳米材料与技术方面的政策，国内外相关技术知识产权等方面的法律法规；6.了解纳米材料与技术的最新学科发展动向、理论前沿、应用前景；7.掌握材料学的工艺装备、测试手段与评价技术，具备相应的科研能力；8.具有从事科学研究和解决工程中局部问题的能力。

职业能力要求

专业教学主要内容

《纳米材料的基本概念和基本物理效应》、《纳米材料的结构》、《尺寸和形貌的表征技术》、《纳米粉体材料的制备与表面修饰》、《纳米复合材料的制备》、《纳米半导体材料》、《纳米生物材料》、《纳米磁性材料》、《纳米能源材料》、《纳米材料的物理特性与应用》、《材料物理基础》、《材料化学基础》

专业（技能）方向

工业类企业：纳米产品研发、生产技术、材料评估、性能测试、质量检测。

职业资格证书举例

继续学习专业举例

就业方向

对应职业（岗位）

纳米材料与技术专业的毕业生具有扎实的材料科学以及与纳米材料相关的数学、物理、化学、微电子、计算机应用等方面的基础知识和技能。适应于高科技发展需要，可从事材料领域高科技研究和高新技术应用等工作。毕业生主要在相关的科研机构、高等院校从事科学研究、教学工作，或者在电子信息、新能源、航空航天、仪器仪表、生物医药等高科技企业从事新材料研制、新产品开发及新技术工艺研究等高科技含量的工作。纳米技术虽然在科研领域比较热门，但产业化程度不高。目前，该专业毕业生最理想的就业方向以研究单位和高校居多，也有很多人选择进一步深造，进入国内外著名高校攻读硕士、博士。

纳米氧化锌制备工艺研究论文

纳米氧化锌是一种新型高功能精细无机材料，在光电器件、化工、医药等众多方面有着广泛的应用。本文结合国内有关溶胶-凝胶法制备纳米氧化锌方面的研究论文，设计了一种以醋酸锌为前驱物，草酸为络合剂，柠檬酸三铵为表面改性剂，无水乙醇、去离子水为溶剂，用溶胶--凝胶法制备纳米氧化锌的最优工艺过程，介绍、分析了溶胶--凝胶法制备纳米氧化锌的原理、工艺以及影响氧化锌粉体粒度、形貌及分散性的因素。

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分子式：ZnO ,分子量：，氧化锌是一种半导体催化剂的电子结构，在光照射下，当一个具有一定能量的光子或者具有超过这个半导体带隙能量Eg的光子射入半导体时，一个电子从价带NB激发到导带CB，而留下了一个空穴。激发态的导带电子和价带空穴能够重新结合消除输入的能量和热，电子在材料的表面态被捕捉，价态电子跃迁到导带，价带的空穴把周围环境中的羟基电子抢夺过来使羟基变成自由基，作为强氧化剂而完成对有机物（或含氯）的降解，将病菌和病毒杀死。

规范性研究论文的结构

学年论文格式和要求一、论文结构： 1,标题;2,作者姓名;3,中文摘要;4,关键词;5,正文; 6,注释及参考文献；二、打印纸张规格：A4纸；三、字体，字号（1）论文标题:主标题――黑体,二号,居中;副标题――三号,仿宋；（2）摘要,关键词:小四号,楷体,左。

第一，论文分为几部分，肯定是要标题，标题是文章的眉目，各类文章的标题，样式很多，但是无论是哪种样式，要从侧面去体现作者的写作意图，文章的宗旨，论文的标题一般分为总标题，副标题，分标题几种。第二，一般来说，篇幅比较长的论文，因为整个理论体系比较大，复杂，通常作者会选择设置一个目录。推荐阅读：论文查重网站第三，内容提要，内容提要是全文内容的缩写，体现出全文的整体面目，提出主要论点，揭示论文的研究成果，简单介绍全文的框架结构。论文分为几部分。第四，正文，正文包括绪论，本论，结论三个部分，这也是论文的最重要的组成部分。推荐阅读：毕业论文怎样写第五，论文分为几部分，参考文献，又叫参考书目，是指作者在撰写论文的时候，所查阅的参考过的著作和报刊杂志，应该罗列在论文的末端，列出参考文献有是三个好处，一个是参考文献作者本人发现有引用的差错的时候，便于去查找，二是可以让检查你论文的老师，或者领导了解你的阅读资料的广泛度，三是方便研究同样类型问题的查阅资料方便。你要是列出参考文献，一定要写清书名，作者，出版者，出版年份。

论文主要内容：

一、论文的标题部分

标题就是题目或题名，标题需要以最恰当、最简明的词语反映论文中重要的特定内容逻辑组合，论文题目非常重要，必须用心斟酌选定。

二、论文的摘要

论文一般应有摘要，它是论文内容不加注释和评论的简短陈述。摘要应该包含以下内容：

1、从事这一研究的目的和重要性

2、研究的主要内容

3、完成了哪些工作

4、获得的基本结论和研究成果，突出论文的新见解

5、结构或结果的意义

三、论文关键词

关键词属于主题词中的一类，主题词除关键词外，还包含有单元词、标题词和叙词。关键词是标识文献的主题内容，单未经规范处理的主题词。

四、引言

又称为前言，属于正片论文的引论部分。写作内容包括：

1、研究的理由

2、研究目的

3、背景

4、前人的工作和知识空白

5、作用和意义

五、正文部分

论文的主题，占据论文大部分篇幅。论文所体现的创造性成果或新的研究结果，都将在这一部分得到充分的反映，要求这部分内容一定要充实，论据充分可靠，论证有利，主题明确。

六、参考文献

参考文献是文章在研究过程和论文撰写是所参考过的有关文献的目录，参考文献的完整标注是对原作者的尊重。不只在格式上有具体要求，在数量、种类、年份等方面又有相关要求。

微纳制造技术论文

机械工程师职称论文篇二机械工程研究进展与展望摘要：随着社会的发展，科技的进步，我国的机械工程领域也得到了飞速的进展。我国机械工程的发展为我国的经济的建设提供了大量的创新理论和创新技术，能切实的促进经济的发展，但是我国的机械工程由于发展起步的较慢，总体上还比较落后，不能全面的促进制造业的全面进步和促进经济的长足的发展。本文就是要分析机械工程的进展和展望。关键词：机械工程进展展望我国的电石厂未来的发展趋势是更加的趋于绿色化和知识化的，因此必须大力发展机械工程，真正加强新能源的制造，促进电石厂的长足发展。随着我国的不断发展，电石厂的生产和发展是经济建设中的重要的先头力量，因此，必须大力加强机械工程的建设，保证电石厂在市场竞争的过程中，能处于不败的地位，促进我国经济的发展。 1 机械工程科学的定义机械工程是指研究机械的系统和产品的性能方面的知识理论，能切实的对电石厂的生产和发展过程中，提供设计和制造的理论，能保障建设时有科学的方法和技术，能切实的保障机械的发展和制造科学的发展。能切实的加强用科学方式进行机械结构的设计和对机构性能的研究，能真正的保证制造系统能有序合理的运作，保证电石厂能有效的运行，切实的保证社会的进步和发展、经济的进步。 2 机械工程发展研究电石厂的进步和发展，能切实的促进社会的发展和经济的进步，能保障成为国民经济发展的支柱产业，能切实促进社会的不断的进步和发展，因此必须加强机械工程的发展，保证能提供一个科学的技术和知识，能促进先进的技术涌入制造行业，全面推动电石产业的进步和发展，为电石产业提供一个先驱的作用，能不断的进行创新，能促进相关产业的创新和发展，保证中国的制造业能全面的得到发展。加强电石厂设备机械工程的系统性和完整性，全面按照流程进行，保证各个环节都能良好而有顺序的运行。电石厂设备运作流程如下：①摩擦学的领域。摩擦学是我国机械工程的最重要的一门学科，对轮轨波磨现象做出了重要的深入的讨论和分析，能切实的保证摩擦技术应用到各个领域中去，促进机械工程技术的发展。②机器人机构学领域。机器人机构学领域也是机械工程发展中的重要的环节，能联合综合的方式进行理论的试验，能真正的保证开发出多种结构，真正的为机械工程的发展，做出贡献。保证能更好地促进制造业的发展和进步。③机械动力学领域。在我国机械工程发展的过程中，机械动力学也在不断的进步和发展，出现微纳制造的情况，能切实的使信息科学也得到发展，保障能切实的在动力学的发展中，能促进制造领域得到长足的发展。 3 机械工程的技术发展机构学的进步和发展机构学是机械工程的最具有代表性的科目，只有不断的加强对机构学的研究和发展，才能使我国的机械工程得到迅速的发展，能使我国的制造业都能满足社会发展的需要，切实的促进设计理论和技术能得到空前的进步和提升，保证能切实的在电石厂的建设中提供新的机械和装备，促进得到更好地发展。在电石厂的设备运作过程中，全面的运用机械工程的标准机构模式进行建设，保证能真正的促进电石厂的生产和发展。摩擦学的发展加强对摩擦学的研究，促进其发展，能在很大程度在电石厂的发展过程中起到减阻的作用，能促进纳米摩擦学和生物摩擦学得到很大的成长和发展，能在很大程度上保障电石厂的发展。例如在电石厂的机械结构设计中，应用齿轮传动的方式，能在很大程度上减小机械传动中的摩擦。机械动力学的发展在机械工程不断发展的过程中，机械动力学的发展也是非常重要的部分，切实的加强机械动力学的发展，能更好地促进电系统动力学和故障检测系统的发展，能切实的保障对电石厂的机械进行彻底的分析和设计，能在很大程度上推动电石厂装备设施的发展和创新，能真正的推动社会经济的发展和进步。 4 机械工程的展望机械工程的未来发展趋势是更加的注重能源的节约和环境的保护，技术上发展的更加的高端和科学，能更好的促进电石厂的发展，能更好地加速我国经济的进步。信息制造科技的发展信息制造科技的发展，能更好地促进量子纳米技术的发展，使得电石厂的产品更加的信息化和数字化，能从最根本上保证电石厂的全面发展。纳米制造科技的发展不断的加强纳米技术的创新和改革，能在很大程度上促进机械工程的技术更加的精准，能更好地促进社会的进步和发展，保证电石厂的设备装置的精度都能得到保障。新能源制造技术不断的加强新能源的制造技术，能不断的加强在生能源的制造，加强绿色设计和制造技术，加强产品再造技术，保障电石厂的进步和发展，能在很大程度上，使经济发展的更加迅速。先进技术的不断发展先进技术的不断发展和创新，机械传动学科的发展，能在很大程度上减少金属的使用，仿生机械和生物制造的发展，能切实的在电石厂的发展中，为生产的机械起到减阻的作用，加强电子制造的技术，能切实的保证加强电石厂的生产技术的速度和精度，加强数字制造的发展，能切实的建立数字控制平台，对生产和发展起到集中的控制作用。 5 结束语社会的发展，科技的进步，机械工程也取得了巨大的进展和突破。不断促进机械工程技术的创新和改革，能在很大程度上使电石厂设备高速运转，促进电石厂的发展和改革，能真正的使我国的制造业大进步大繁荣，使我国的经济得到迅猛的发展。参考文献： [1]路甬祥.坚持科学发展，推进制造业的历史性跨越[J].机械工程学报，2007，43(11)：1-6. [2]高峰.机器学研究现状与发展趋势的思考[J].机械工程学报，. [3]中国科学技术协会.2008-2009机械工程(机械制造)学科发展报告[M].北京：中国科技出版社，2009. [4]雷源忠.机械科学基础研究20年[M].武汉：武汉理工大学出版社，2007. 看了“机械工程师职称论文”的人还看： 1. 机械工程师职称论文 2. 高级机械工程师职称论文 3. 机械工程师论文范文 4. 职称论文范文 5. 高中数学评职称论文范文 a("conten"); 共2页: 上一页 1 2 下一页

你好，能够微纳加工方面的期刊比较多，比如：《物理》，中国科学院主管，中国科学院物理研究所、中国物理学会主办的月刊，14版北大核心，CA、SA等数据库收录；《微纳电子技术》中国电子科技集团公司主管，中国电子科技集团公司第十三研究所主办的月刊，14版北大核心，CA等数据库收录；在中国知网的检索框前“全文”菜单下拉，找到“主题”点击，然后在后面的检索框中输入“微纳加工”后检索就会出现相关的学术论文了，然后在里面找你想要的文献进行下载就好，而且每篇文献后面的“来源”都显示的是文献相应的收录情况，在其中找到期刊点击进去就能够了解这边期刊的情况

就目前的情况来看，其实选择学电脑是很不错的，出来基本不愁找工作的问题，还有些也可以自己创业都行。

液体石蜡微囊的制备论文研究

我用原位聚合法做的，是用滤纸过滤的，很难得到单个的微胶囊！可以在玻璃片上涂抹干燥来得到单层的微胶囊。在制备中要是粘壁可以筛选合适的分散剂来解决！！

液体石蜡微囊显微镜下形态图与理论不符合的原因是，液体石蜡微囊是一种微量元素，在显微镜下的形态与理论是不相符的。

液体石蜡为难处中各组分承的作用，它需要形成一个分组，他才可以达到一个明确目标，所以他这种液体石蜡的话，他也不会进行很快的溶解，所以才需要分组

微型胶囊的制备一、实验目的1．掌握复凝聚法制备微型胶囊的工艺及影响微囊形成的因素。2．通过实验进一步理解复凝聚法制备微型胶囊的原理。二、实验指导微型胶囊（简称微囊）系利用天然、半合成高分子材料（通称囊材）将固体或液体药物（通称囊心物）包裹而成的微小胶囊。它的直径一般为5~400µm。微囊的制备方法很多，可分为物理化学法，化学法以及物理机械法。可按囊心物、囊材的性质、设备和微囊的大小等选用适宜的制备方法。在实验室中制备微囊常选用物理化学法中的凝聚法。凝聚法又分为单凝聚法和复凝聚法。后者常用明胶、阿拉伯胶为囊材。制备微囊的机理如下：明胶为蛋白质，在水溶液中，分子链上含有-NH2和-COOH及其相应解离基团-NH3+与-COO-，但含有-NH+3与-COO- 离子多少，受介质pH值的影响，当pH值低于明胶的等电点时，-NH+3数目多于-COO-，溶液荷正电；当溶液pH高于明胶等电时，-COO-数目多于-NH+3，溶液荷负电。明胶溶液在左右时，其正电荷最多。阿拉伯胶为多聚糖，在水溶液中，分子链上含有-COOH和-COO-，具有负电荷。因此在明胶与阿拉伯胶混合的水溶液中，调节pH约为时，明胶和阿拉伯胶因荷电相反而中和形成复合物，其溶解度降低，自体系中凝聚成囊析出。再加入固化剂甲醛，甲醛与明胶产生胺醛缩合反应，明胶分子交联成网状结构，保持微囊的形状，成为不可逆的微囊；加2%NaOH调节介质pH8~9，有利于胺醛缩合反应进行完全，其反应表示如下：三、实验内容1．复凝聚法制备液体石蜡微囊处方：液体石蜡（ρ=） 6ml阿拉伯胶 5g明胶 5g37%甲醛溶液醋酸溶液适量20%NaOH溶液适量蒸馏水适量2．操作（1）明胶溶液的配制：称取明胶5g，用蒸馏水适量浸泡溶胀后，加热溶解，加蒸馏水至100ml，搅匀，50℃保温备用。（2）阿拉伯胶溶液的配制：取蒸馏水80ml置小烧杯中，加阿拉伯胶粉末5g，加热至80℃左右，轻轻搅拌使溶解，加蒸馏水至100ml。（3）液体石蜡乳剂的制备：取液体石蜡6ml与5%阿拉伯胶溶液100ml置组织捣碎机中，乳化10秒钟，即得乳剂。（4）乳剂镜检：取液体石蜡乳剂一滴，置载玻片上镜检，绘制乳剂形态图。（5）混合：将液体石蜡乳转入1000ml烧杯中，置50～55℃水浴上加5%明胶溶液100ml，轻轻搅拌使混合均匀。（6）微囊的制备：在不断搅拌下，滴加10%醋酸溶液于混合液中，调节pH至～（广泛试纸）。（7）微囊的固化：在不断搅拌下，将约30℃蒸馏水400ml加至微囊液中，将含微囊液的烧杯自50～55℃水浴中取下，不停搅拌，自然冷却，待温度为32～35℃时，加入冰块，继续搅拌至温度为10℃以下，加入37%甲醛溶液（用蒸馏水稀释一倍），搅拌15min，再用20%NaOH溶液调其pH8～9，继续搅拌20min,观察至析出为止，静置待微囊沉降。（8）镜检：显微镜下观察微囊的形态并绘制微囊形态图，记录微囊的大小（最大和最多粒径）。（9）过滤（或甩干）：待微囊沉降完全，倾去上清液，过滤（或甩干），微囊用蒸馏水洗至无甲醛味，抽干，即得。3．操作注意（1）复凝聚法制备微囊，用10%醋酸溶液调节pH是操作关键。因此，调节pH时一定要把溶液搅拌均匀，使整个溶液的pH为～。（2）制备微囊的过程中，始终伴随搅拌，但搅拌速度以产生泡沫最少为度,必要时加入几滴戊醇或辛醇消泡，可提高收率。（3）固化前勿停止搅拌，以免微囊粘连团。四、实验结果和讨论1．绘制乳剂和微囊的显微镜下形态图，并说明两者之间差别。2．记录微囊的直径（最大粒径和最多粒径）。