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揭开微纳米制造技术的神秘面纱!

时间:2024-04-27 21:38:42

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纳米材料的制备和研究是整个纳米科技的基础。微纳制造的技术及材料是建筑纳米科技大厦的基石。

1 机械微加工

机械微加工是微纳制造中最接近传统材料加工方式的微成型技术。机械微加工配备有计算机控制系统,在材料表面制备高质量微的结构。采用加工材料是铜合金、镍合金等。钢材料却不能用机械微加工法来做,钢中含碳会和金刚石刀具发生反应。能得到的最小微结构尺寸仅为200微米左右,限制了在更小尺寸微结构器件方面的应用。

2 激光微加工

激光技术被誉为20世纪四大重要发明之一。激光能量密度高、方向性好、光斑大小可调,激光加工将光能转变为热能来蚀除材料。种类几乎囊括了所有金属和非金属材料,不存在工具损耗,不会产生加工变形。

3 电火花微加工

电火花加工是利用浸在工作液中的两极间脉冲放电时产生的电蚀作用,蚀除导电材料的特种微纳制造加工法。电火花微加工技术不受材料硬度的影响,通过调整电参数实现粗、半精、精、超精加工之间的切换,被应用到微加工领域。这种加工方法最大的缺点就是加工效率低。

4 曝光+刻蚀

微纳制造领域最常用的一种微细加工技术是LIGA(德文缩写,Lithographie,Galanoformung和Abformung,即光刻、电铸和注塑)。可加工尺寸小、精度高,适合加工半导体材料,最基础的核心技术是光刻,即曝光和刻蚀工艺。LIGA技术工艺相当成熟,工艺过程复杂、制备环境要求高(需要净化间等)、设备投入大、生产成本高等。

5 电铸微加工

电铸是利用金属的电解沉积原理来精确复制某些复杂或特殊形状工件的特种加工方法。通过在母模上沉积金属层的增材制造技术来制备微结构。这种加工法的复制精度和重复精度高,工艺过程复杂、制备环境要求高(需要净化间等)、设备投入大、生产成本高等。电铸铸层质量不稳定,易出现麻点、针孔、晶粒粗大、应力过大等缺陷,致使铸层物理特性和力学性能下降,严重时零件需报废。

6 模型加工

模型加工法是利用微纳米尺寸的模具复制出相应的微纳米结构。适用于具有热塑性的材料,如高分子塑料,金属玻璃等。将加热台上的热塑性材料与微模型加热到一定温度;热塑性材料因黏度降低软化后,对其施加一定的应力使其在微模型中进行充型流动;微模型上的微纳米结构便成功转移到热塑性材料的表面上。

预测未来50年将是微纳米技术蓬勃发展的时代!微纳米加工技术的发展潜力巨大,新颖的加工技术不断涌现。将助力人类开发出更多新型微纳米器件及系统,进一步迈入微型化的新世界!

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