微纳米技术概论
微纳米技术的基础原理和应用
微纳米技术的基础原理和应用随着科技的不断发展，微纳米技术已经成为了一种新兴的技术，其应用领域也越来越广泛。
微纳米技术主要是研究微米和纳米级别下物质的性质，提高微纳米级制造工具和设备的制造工艺和性能，从而实现微纳米级别的制造和加工。
本文将会介绍微纳米技术的基础原理和应用。
微纳米技术的基础原理微纳米技术的基础原理主要是围绕着微米和纳米级别下的物理现象和物理性质进行研究的。
在微米和纳米级别下，物质的特性会发生一些明显的变化，比如光学、热学、力学、电学等方面的性质。
这些特性的变化与微米和纳米尺度下的结构和构成有关。
因此，微纳米技术的基础原理主要包括微米和纳米级别下的物理现象和物理性质研究、微观结构和材料的制备和加工技术、微纳米级设备和器件的制造技术。
微米和纳米级别下的物理现象和物理性质研究是微纳米技术的重要基础。
在微米和纳米级别下，物质内部的结构和组成与传统尺度下的物质有很大的差别，因此物质发生的各种性质也会有很大的差别。
比如，在纳米尺度下，如何极化与机械耦合的问题就成为了一个重要的问题。
而在微观尺度下，具有高的电场强度和电容率的压电材料就变得更为重要。
在这些方面的研究，是推动微纳米技术发展的关键。
微观结构和材料的制备和加工技术是微纳米技术的重要组成部分。
微观结构和材料的制备和加工技术包括各种制备和加工工艺，如化学方法、物理方法、电学和光学方法等。
这些方法和工艺可以制备出各种微纳米级的结构和材料，如二维和三维纳米结构、纳米粒子、纳米管等等。
这些结构和材料具有特殊的物理和化学性质，具有广泛的应用前景。
微纳米级设备和器件的制造技术是微纳米技术的另一个重要组成部分。
微纳米级设备和器件是指一些微型化和集成化的设备和器件，主要包括传感器、微流体器件、微波器件、光学器件、生物芯片等等。
微纳米级设备和器件制造技术包括微纳米加工、器件组装和封装、器件测试和检测等方面技术。
这些技术的发展，可以大大提升微纳米级设备和器件的性能，同时也可以为一些新型的应用领域提供支持。
微米纳米技术是指研究尺度在微米纳米范围的技术解读
绪论微米纳米技术是指研究尺度在微米纳米范围的技术，包括系统、器件及相应的材料与加工技术。
特点：1.多数微米纳米系统、器件会保持宏观基本性质，这就为大型器件和系统微小型化提供了空间，而微小型化会带来占用空间、能量消耗、材料耗费、应用范围等方面的巨大好处2.一些微米纳米尺度的系统、器件、材料具有宏观不具备的一些特殊性质，产生前所未有的新功能3.在微米纳米尺度上的科学研究还进行得很少，已有研究一般都停留在现象上，有关加工、操作和理论上的研究涉及较少4.理论有别于宏观理论和微观理论，为科学研究留下较大空间5.加工方式特殊6.交叉性和渗透性强7.应用广泛MEMS是将热、光、磁、化学、生物等结构和器件通过微电子工艺及其他微加工工艺加工到芯片上，并通过与电路的集成乃至相互之间的集成组成复杂的微型系统。
特点：1.微小结构。
体积小重量轻2.智能化3.交叉性与渗透性4.具备集成电路的一些特点，如批量化、低成本等纳米技术的分类：纳米电子学、纳米材料、纳米结构、NEMS纳机电系统、纳米操作和纳米制造、纳米结构的检测与表征。
当把微机电系统的特征尺寸缩小到100纳米以下变成了纳机电系统，其特点是尺寸更小、质量更小、更灵敏精确、更低功耗，可用于精密测量，机械结构更高的固有频率，但噪声大，加工难度大。
对社会的影响：新型材料、生物与医学、能源、环境、国土安区和反恐、科学发展微纳米技术的应用微纳力学传感器包括微惯性、压力传感器、应变力传感器、触觉传感器、微麦克风等。
压力传感器把压力转换成电信号输出的传感器，分为绝对压力传感器和差压传感器。
压力传感器应用早且广泛，是目前MEMS最大的市场之一，早期用于汽车发动机的进气管绝对压力（MAP）测量，另一个重要的应用是检测轮胎压力，其他的应用包括血压计、工业控制、环境监测等方面。
微型惯性传感器包括加速度计和陀螺，是利用物体的惯性来测量物体运动情况的一类传感器。
加速度计d3x dxm — + b —+ kx = madt2 dt稳态条件下kx=ma即已知质量块的位移就可以知道外界的加速度。
微纳米
1.简述纳米和纳米科技的定义。
纳米是长度单位，原称毫微米，就是10的-9次方米（10亿分之一米）。
纳米科技是20世纪90年代发展起来的一个覆盖面极广、多学科交叉的领域，近年来在全世界范围得到飞速发展.2.简述纳米科学技术的特征。
3.磁性纳米微粒主要表现出哪些特性？请说明何为超顺磁性。
纳米微粒的小尺寸效应、量子尺寸效应、表面效应等使得它具有常规粗晶材料不具备的磁特性.(1)超顺磁性和其他超磁性超顺磁性：铁磁性的超铁磁性以及具有新磁性特点的超反铁磁性等。
当稀释磁材料中的磁团体积和序磁材到可受热扰动影响而呈现混乱排列时，其磁性与具有磁矩原子系统的顺磁性相似，一旦受到外加磁场磁化时，其磁化曲线表现出可逆的磁和矫顽力为零的特点，并且呈现普适磁化曲线，即（M/Ms）——（H/T）曲线可互相重合（其中M为温度T时的磁化强度，H为外加磁场强度，Ms从为温度T时其磁化率也远高于一般顺磁物质的磁化率。
故这种磁性称为超顺磁性。
超顺磁状态的起源可归为以下原因：在小尺寸下，当各向异性能减少到与热运动能可相比拟时，磁化方向就不再固定在一个易磁化方向，易磁化方向作无规则的变化，结果导致超顺磁性的出现。
(2)矫顽力(3)磁相变温度(4)磁化率4.简述纳米微粒主要表现出哪些特殊的光学特性？并选取一个举例说明其应用。
（1）宽频带强吸收例如铂纳米粒子的反射率为1%，金纳米粒子的反射率小于10%。
这种对可见光的低反射率、强吸收率导致粒子变黑。
利用此特性可把金属纳米微粒薄膜作为高效光热材料、光电转换材料、红外隐身材料，还可以制作红外敏感元件等。
（2）蓝移和红移现象（3）量子限域效应(4)纳米微粒的发光埋藏于BaO介质中的Ag纳米微粒产生光致荧光增强现象。
（5）纳米微粒分散物系的光学性质丁铎尔效应5.纳米固体材料与常规块材料相比，其力学特性有哪些变化？1.Hall一Petch关系：(1) 正Hall一Petch关系(2)负Hall-Petch关系(3)正-负Hall-Petch关系当组成固体的微粒尺寸进入纳米量级时，力学性质发生明显变化，出现了常规材料中从未出现的负Han-Petch关系及正-负混合Han-Petch关系。
微纳米制造技术在电子器件中的应用
微纳米制造技术在电子器件中的应用第一章：引言微纳米制造技术是一项应用于制造微小尺寸或纳米级别的物品的技术，其应用领域广泛，包括电子器件。
本文将重点探讨微纳米制造技术在电子器件中的应用，以及对电子器件性能和功能的改进。
第二章：微纳米制造技术概述微纳米制造技术是一种基于纳米级别材料和尺寸的制造技术，其包括诸多方法和工艺，如纳米光刻、纳米印刷、纳米雕刻等。
这些技术可以在微观或纳米级别上精确控制材料的形态、尺寸和性能，从而为电子器件制造提供了独特的优势。
第三章：微纳米制造技术在半导体芯片中的应用半导体芯片是电子器件的核心组成部分，微纳米制造技术在半导体芯片的制造过程中起到了至关重要的作用。
通过微纳米制造技术，可以实现芯片上超高密度的电子元件布局，提高芯片的性能和集成度。
此外，微纳米制造技术还能实现更小的晶体管尺寸，从而降低功耗并提高性能。
第四章：微纳米制造技术在显示器件中的应用显示器件是电子器件中常见的一个组成部分，微纳米制造技术在其制造中的应用也日趋重要。
通过微纳米制造技术，可以制造出更小、更轻薄、更柔性的显示器件，例如柔性OLED显示屏。
微纳米制造技术还可以实现更高的像素密度和更广的色域，提升显示器件的视觉效果。
第五章：微纳米制造技术在传感器中的应用传感器是电子器件中用来感知和收集信息的重要部分，微纳米制造技术在传感器制造中的应用也有显著的效果。
通过微纳米制造技术，可以制造出更灵敏、更稳定、更小尺寸的传感器，满足多样化的应用需求。
例如，微纳米制造技术可以实现更高的传感器灵敏度和更低的功耗，提高传感器的性能和可靠性。
第六章：微纳米制造技术在存储器件中的应用存储器件是电子器件中用于存储和读取数据的关键元件，微纳米制造技术在存储器件制造中也发挥了重要作用。
通过微纳米制造技术，可以实现更高的存储密度和更快的读写速度，提高存储器件的性能。
此外，微纳米制造技术还可以制造出更耐久和可靠的存储器件，延长其使用寿命。
纳米技术简介
纳米技术包含下列四个主要方面
第一方面是纳米材料(或称超微粒子，尺度小于100nm的粒子)，包括材料的制备和表征．在纳米尺度下，物质中电子的波动性以及原子的相互作用将受到尺寸大小的影响．如能得到纳米尺度的结构，就可能在不改变物质化学成分的情况下控制材料的基本性质，如熔点、磁性、电容甚至颜色等．纳米材料具有异乎寻常的性能．用超微粒子烧成的陶瓷，硬度可以更高，但不脆裂；无机超微粒子加入到橡胶中后，将粘在聚合物分子的端点上，由此做成的轮胎将大大减少磨损、延长寿命．
第二方面是纳米动力学(nanodynamics)，主要是微机械和微电机，或总称为微型电动机械系统(MEMS)．这主要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用的是一种类似于集成电路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百微米，而宽度误差只允许万分之一，这种工艺还可用于制作转子直径为400μm的三相电动机，用空气作轴承，转速可达106rad／min—l07rad／min，调向时间小于1μs，用于超快速离心机或陀螺仪等．这方面的研究还要相应地检测准原子尺度的微变形和微摩擦等．虽然此研究目前尚未真正进人纳米尺度，但有很大的潜在科学价值和经济价值．
(3)纳米技术的应用前景
纳米技术不纯粹是材料科学的问题，获益的也不仅仅局限在材料科学方面，下列各个领域将因纳米技术的发展而得益．
电子和通讯： 如用纳米薄层和纳米点记录的全媒体存储器、平板显示器和其他全频道通讯工程和计算机用的器件等．对此，美国军方提出的初期指标是：在室温下，比现有的器件运算速度快10~100倍，信息存贮密度大5~100倍，能耗小50倍．将来则要求存贮密度和运算速度都要比现在大或快3——6个数量级，且廉价而节能．
MEMS_NEMS_概论
1.2 MEMS特征
Hale Waihona Puke 3、由于MEMS制造技术是以硅微加工技术为基础， 可以像 IC工艺一样用微电子工艺技术，在无尘室 中大批量、低成本的进行规模型生产，这样可以 大大降低器件的成本，提高器件的一致性与可靠 性，使性价比与传统机械制造技术相比大幅度地 提高。
2009-2-21
第一讲 MEMS/NMES概论
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1.3 MEMS发展历史
MEMS的发展已经有很长的历史，它出现于1960年， 70代年出现了硅基的压力传感器，80年代在硅表面 的微机械加工和牺牲层技术得到发展，从那时起确 定了硅和p型硅为微机械结构的极好材料。
上世纪90年代便迎来了MEMS发展的极盛时期。
第一讲 MEMS/NMES概论 7
2009-2-21
1.1 MEMS定义
微机器 Micro machine (Japan) 微型电子机械系统MicroElecoMechanical System (USA) 微系统 Micro System (Europe)
在北美，微机电系统通常称为MEMS，顾名思义MEMS是 由微机械和微电子线路组成的微系统。在欧洲则通常称为 微系统（microsystem）。在日本通常称为微机器 （micromachine）。它们都以微小（micro）为特征，有的 强调机械，有的强调系统，但当前人们常不加区别地统称 为MEMS。 日本国家MEMS中心（http://www.iijnet.or.jp/MMC/）给 micromachine下的定义是：A micromachine is an extremely small machine comprising very small (several millimeters or less) yet highly sophisticated functional elements that allow it to perform minute and complicated tasks.[微机器是一种 极其小的机器，它由非常小（数微米或更小）但是具有高 度复杂功能的部件构成，能够完成灵巧和复杂的任务。
微电子学与纳米技术
微电子学与纳米技术微电子学与纳米技术作为当今先进科技领域的热门研究领域之一，正在深刻影响着我们的生活和社会发展。
本文将介绍微电子学和纳米技术的基本概念、应用领域以及未来的发展趋势。
一、微电子学的基本概念微电子学是研究微小尺寸电子器件和集成电路的科学和技术。
它主要研究电子器件在微米尺度范围内的特性、制造技术及其应用。
微电子学的发展离不开半导体材料和器件的研究，如硅等。
微电子学的起步可以追溯到20世纪50年代，当时科学家们开始尝试在硅晶片上制造小型电子器件。
随着技术的不断发展，微电子学进入了集成电路时代。
而今天，微电子学已经成为现代电子行业的核心基础。
二、纳米技术的基本概念纳米技术是研究和应用在纳米尺度范围内的物质和器件的科学和技术。
纳米技术的研究对象是纳米颗粒、纳米材料和纳米结构等。
纳米技术的最大特点是可以实现对物质和器件的精确控制和调控。
纳米技术的出现可以追溯到20世纪80年代左右，当时科学家们开始发掘纳米尺度下的物质特性和潜在应用。
随着技术的进步，纳米技术在能源、材料科学、生物医学等领域展现出了广阔的发展前景。
三、微电子学与纳米技术的应用领域微电子学和纳米技术在众多领域中都有广泛的应用。
其中，信息技术领域是最为重要和突出的应用领域之一。
微电子学和纳米技术使得我们能够制造更小、更快、更强大的集成电路，从而推动了电子产品的发展和智能化进程。
此外，微电子学和纳米技术在能源、材料科学、生物医学、环境保护等领域也有着重要的应用。
例如，通过微电子学和纳米技术，科学家们可以研发出高效能源存储材料、精确药物输送系统以及高性能的环境传感器等。
四、微电子学与纳米技术的发展前景微电子学和纳米技术的发展前景非常广阔。
随着科技的不断进步和创新，微电子学和纳米技术将继续深入影响和改变我们的生活和社会。
未来，我们可以预见以下几个发展趋势：首先，微电子学和纳米技术将会进一步推动集成电路的发展。
人们可以期待更小、更强大的芯片和电子设备的问世，从而使得电子产品更为轻薄、高效。
纳米技术介绍
纳米技术介绍纳米技术是一门新兴的交叉学科，它涉及到物质在微观尺度上的控制和操纵。
"纳米"这个词来源于单位前缀"纳"，表示十亿分之一，因此纳米技术指的是在纳米尺度上进行材料和设备的设计、制造和应用的一门新兴技术。
随着科学技术的不断进步，纳米技术逐渐成为一个备受关注的研究领域，并且在许多领域中展现了广阔的应用前景。
本文将对纳米技术的基本概念、应用领域以及未来发展进行介绍。
一、纳米技术的基本概念纳米技术是一种通过控制和操纵物质的结构和特性来实现材料设计和操作的技术。
在纳米技术中，人们能够精确地调控材料的尺度、形状和组成，从而创造出具有特殊性能和功能的纳米材料。
通常情况下，纳米技术所涉及的尺度范围在1到100纳米之间，包括纳米颗粒、纳米管、纳米片等。
在这个尺度下，物质的性质将会发生很大的变化，这种变化对于材料的性能和应用具有重要的意义。
纳米技术的核心概念包括自组装、纳米制造、纳米测量和纳米材料。
自组装是指纳米材料在特定条件下能够自行组装成特定结构，这为纳米材料的制备提供了新的途径。
纳米制造则是指通过各种方法制备纳米材料和纳米器件，其中包括化学合成、物理气相沉积等技术。
纳米测量是指通过各种手段对纳米材料的结构和性能进行表征和测量，这对于深入了解纳米材料的行为非常重要。
纳米材料是指具有纳米尺度特征的材料，其特殊的性能和功能使其在诸多领域中有着广泛的应用前景。
二、纳米技术的应用领域纳米技术具有广泛的应用前景，在许多领域中都展现了巨大的潜力。
首先是材料领域，纳米技术能够制备出具有特殊性能和功能的纳米材料，如纳米复合材料、纳米涂层等，这些材料在能源、环保、医疗等领域中都具有重要的应用价值。
其次是能源领域，纳米技术能够制备出高效的催化剂、光伏材料和电池材料，为能源转型和储能技术的发展提供了新的可能。
再者是医疗领域，纳米技术能够制备出靶向药物输送系统、纳米诊断仪器等，为医疗诊断和治疗带来了革命性的变革。
微纳米材料的特性及其制备技术
微纳米材料的特性及其制备技术随着科技的不断发展，微纳米材料越来越受到人们的关注，其重要性越来越凸显。
微纳米材料的特性非常独特，可以展示出一些传统材料所不具备的性质，如高比表面积，高活性表面，独特的电学，热学，光学性质等等。
因此，微纳米材料具有广泛的应用前景，可用于生物、化学、材料科学、电子学和能源学等领域。
本文将介绍微纳米材料的特性以及制备技术。
微纳米材料的特性1.高比表面积微纳米材料由于尺寸小，其表面积-体积比非常高，那么同等质量材料中相对于粗细材料的比表面积就远高于很多。
这使它们具有很高的吸附，分散和催化活性。
高比表面积是微纳米材料特殊的优势，使其可以用于很多方面，如制备催化剂、吸附材料和传感器等。
2. 材料合成方式微纳米材料和传统材料的不同之处在于它们可以通过不同的合成方式来制备。
例如，溶液法、气相沉积、电化学沉积和物理粉末法等不同的方法，使微纳米材料具有多种大小和形状，且大多数情况下在制备过程中有助于定向组装。
3. 光学性质微纳米材料在电磁场中的吸收、散射和反射特性与材料的尺寸、形貌和物理化学性质都有关。
由于微纳米材料的尺寸和形状等因素的改变，其带隙大小或频率谱也会改变，因而产生了独特的光学性质，如等离子共振吸收，荧光和Raman散射等。
微纳米材料的制备技术1. 溶液法溶液法是制备微纳米材料的常用方法之一。
通常将适当的前驱物在溶液中反应，加入一些表面活性剂和模板剂控制颗粒的形状和尺寸，并将反应过程中液态混合物置于适当的条件以促进反应的进行。
2. 气相沉积法气相沉积法是一种制备微纳米材料的方法。
在具有高温、低压和某类气体的高度控制下，产生的气体物种在沉积区域中沉积，生成纳米级材料。
这种方法的优点在于可以制备高纯度的产品，且可以控制产品形状和大小。
3. 物理粉末法物理粉末法是一种制备微纳米材料的方法。
这种方法的主要优点是可以控制颗粒大小，并简单易行。
该方法利用物理力学原理来制备材料，通过机械磨碎和粉化的方式来制备材料。
微纳米加工技术研究
微纳米加工技术研究前言随着科学技术的不断发展，微纳米领域的应用也日益广泛。
从医疗健康、信息技术、能源等方面，微纳米技术已渗透到人们的生产和生活的方方面面，成为当前全球关注的焦点之一。
而微纳米加工技术作为微纳米领域的基础和关键，其研究也受到了广泛关注。
本文将从微纳米加工技术的定义、应用、发展等方面进行探讨。
一、微纳米加工技术的定义微纳米加工技术是指在微纳米尺度下，对材料、器件进行刻蚀、蚀刻、沉积、光刻等加工处理的过程。
其特点是具有高精度、高速度的特性，能够在微纳米尺度内制造出高质量的微纳米物体。
二、微纳米加工技术的应用1. 微电子技术领域微纳米加工技术被广泛应用于微电子技术领域。
以芯片加工为例，芯片的制造需要在硅基底上进行微影、电镀和刻蚀等工艺，最后形成完整的器件。
而微纳米加工技术的高精度和高速度，在芯片加工中发挥了重要作用。
2. 生物医疗领域微纳米加工技术在生物医疗领域也有广泛应用。
利用微纳米加工技术能够制造微小尺寸的生物芯片、微流控芯片等器件，这些器件能够被应用于细胞培养、药物筛选、感染病毒检测等生物医疗领域。
3. 其他领域除了上述领域，微纳米加工技术在光学、能源、环境等领域也都有着广泛的应用。
例如，通过利用微纳米加工技术制备表面光子晶体，可以有效地实现光学芯片与微波器件的耦合，提高光器件的性能；同时，其在能源存储、高效光伏电池等方面也具有重要的应用价值。
三、微纳米加工技术的发展1. 技术成熟度加强目前，微纳米加工技术的成熟度已经不断加强，各种加工工艺及相关设备已几乎完全实现自动化。
同时，大量的研究工作和实践经验已经为微纳米加工技术的发展奠定了坚实的基础。
2. 多学科交叉微纳米加工技术的发展也与其他学科的技术发展密切相关。
例如，在生物医疗领域，相关的若干学科技术成果的整合和融合将成为该领域的发展趋势之一。
3. 新技术的诞生在微纳米加工技术的发展中，也不断涌现出一系列新技术。
例如，利用年轻学者从天然材料中发现的生物新材料或者制造新器件的新工艺等等，都有望带来新的变革和发展。
第一章 MEMS 概论
Detail View of MEMS Mirror Edge prior to Final Polish of Mirror Surface
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微型镍鋅电池
微型太阳能电池阵列
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Section of High Performance MEMS Post Actuator.
特征尺寸: • 0.1-100nm: 纳米(nano)技术。 • 100nm-1mm: MEMS。 • >1mm: 宏观。 如果一个器件被称为MEMS器件，则该器件不论是 x、y，还是z方向，至少要有一个部件具有 0.1um~1mm范围内的特征尺寸。
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2012-03-22
第一讲 MEMS/NMES概论
MEMS 技术
秦玉香 qinyuxiang@
课程主要内容：
第一章 第二章 第三章 第四章 第五章 第六章
MEMS 概论 MEMS 材料 MEMS工艺技术 MEMS微执行器 MEMS微传感器 纳米技术与纳米加工
第一章 MEMS概论
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1.1 MEMS的基本概念 及其特点
目前，国外已经研发出的MEMS微机械结构部件有 阀门、弹簧、喷嘴、齿轮，连接器、散热器、硅静 电电机，马达及各种传感器如加速度计、惯性测量 组合等等，其中硅微压力传感器、微加速度计、陀 螺、和微阀等已成为商品，具有和传统产品竞争的 能力。 MEMS被认为是微电子技术的又一次革命， MEMS技 术的目标是把信息获取、处理和执行一体化地集成 在一起，使之成为真2-03-22
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信息处理单元
MEMS及相关领域
MEMS技术是多 学科交叉的新兴 领域，融合微电 子与精密机械加 工技术，利用三 维加工技术制造 微米或纳米尺度 的零件、部件或 集光机电于一 体，完成一定功 能的复杂微细系 统，是实现“片上 系统”的发展方 向。
自然科学概论-纳米
纳米（符号为nm）是长度单位，原称毫微米，就是10^-9米（10亿分之一米）纳米技术（nanotechnology）是用单个原子、分子制造物质的科学技术。
纳米科学技术是以许多现代先进科学技术为基础的科学技术，它是现代科学（混沌物理、量子力学、介观物理、分子生物学）和现代技术（计算机技术、微电子和扫描隧道显微镜技术、核分析技术）结合的产物，纳米科学技术又将引发一系列新的科学技术，例如纳电子学、纳米材科学、纳机械学等。
纳米科技概念的提出与发展最早提出纳米尺度上科学和技术问题的是著名物理学家、诺贝尔奖获得者理查德·费恩曼。
1959年他在一次著名的讲演中提出：如果人类能够在原子／分子的尺度上来加工材料、制备装置，我们将有许多激动人心的新发现。
他指出，我们需要新型的微型化仪器来操纵纳米结构并测定其性质。
那时，化学将变成根据人们的意愿逐个地准确放置原子的问题。
纳米科技的迅速发展是在80年代末、90年代初。
80年代初发明了费恩曼所期望的纳米科技研究的重要仪器——扫描隧道显微镜(STM)、原子力显微镜(AFM)等微观表征和操纵技术，它们对纳米科技的发展起到了积极的促进作用。
1990年7月，第一届国际纳米科学技术会议在美国巴尔的摩与第五届国际扫描隧道显微学会议同时举办《纳米技术》与《纳米生物学》这两种国际性专业期刊也相继问世。
一门崭新的科学技术——纳米科技从此得到科技界的广泛关注。
纳米技术发展可能经历五个阶段第一阶段准确地控制原子数量在100个以下的纳米结构物质。
这需要使用计算机设计.制造技术和现有工厂的设备和超精密电子装置。
第二个阶段生产纳米结构物质。
在这个阶段，纳米结构物质和纳米复合材料的制造将达到实用化水平。
其中包括从有机碳酸钙中制取的有机纳米材料，其强度将达到无机单晶材料的3000倍。
第三个阶段大量制造复杂的纳米结构物质将成为可能。
这要求有高级的计算机设计.制造系统、目标设计技术、计算机模拟技术和组装技术等。
有关纳米技术的资料
有关纳米技术的资料随着科技的不断发展，纳米技术已经成为了当今世界上最为热门的技术之一。
纳米技术是一种通过对物质进行微观调控来实现特定功能的技术，其研究领域涵盖了物理学、化学、材料学、生物学等多个学科。
本文将从纳米技术的基本概念、应用领域、发展现状以及未来前景等方面进行介绍。
一、纳米技术的基本概念纳米技术是一种通过对物质进行微观调控来实现特定功能的技术，其研究领域涵盖了物理学、化学、材料学、生物学等多个学科。
纳米技术的核心是对物质进行精细化处理，制造出尺寸在纳米级别的材料、器件和系统，以实现对物质的精准控制和操纵。
纳米技术的特点主要有以下几个方面：1. 精度高：纳米技术可以制造出尺寸在纳米级别的材料、器件和系统，其精度可以达到亚纳米级别，可以实现对物质的精准控制和操纵。
2. 功能多样：纳米技术可以制造出具有多种功能的纳米材料、器件和系统，如纳米传感器、纳米机器人、纳米储存器等。
3. 应用广泛：纳米技术可以应用于多个领域，如电子、医疗、环保、能源等。
二、纳米技术的应用领域1. 电子领域：纳米技术可以制造出尺寸小、性能优良的电子器件，如纳米晶体管、纳米电容器、纳米存储器等，可以用于制造更小、更快、更节能的电子设备。
2. 医疗领域：纳米技术可以制造出具有多种功能的纳米材料，如纳米药物、纳米探针、纳米生物传感器等，可以用于治疗疾病、诊断疾病和监测生命体征。
3. 环保领域：纳米技术可以制造出具有高效、环保的材料和设备，如纳米催化剂、纳米过滤器、纳米吸附材料等，可以用于净化空气、水和土壤等环境。
4. 能源领域：纳米技术可以制造出具有高效、节能的能源设备，如纳米光伏电池、纳米燃料电池、纳米储能器等，可以用于提高能源利用效率和减少能源消耗。
三、纳米技术的发展现状纳米技术自20世纪60年代以来，就一直处于不断发展和完善的状态。
目前，纳米技术已经广泛应用于多个领域，如电子、医疗、环保、能源等。
在电子领域，纳米晶体管已经逐渐代替了传统的晶体管，成为了电子器件的主流。
微纳米技术的应用及未来发展方向
微纳米技术的应用及未来发展方向随着科技的不断进步，微纳米技术已成为现代科学研究的重要领域之一。
微纳米技术是指对微观和纳米尺度物质进行控制和加工的技术。
它具有无比广泛的应用，包括微纳米电子、微纳米机器人、药物传递、能源收获等。
本文将探讨微纳米技术在不同领域的应用，以及其未来的发展方向。
一、微纳米电子微纳米电子是微纳米技术最为广泛的应用之一。
它主要是指通过微纳米加工技术来制造电子元器件。
当前，微纳米电子已经应用于芯片、存储器、显示器、传感器等领域，且其应用领域还在不断拓展。
例如，研究人员已经成功制造了高速度、高集成度的微型传感器芯片，能够精确地测量环境温度、湿度、气压等参数。
此外，微纳米电子还用于制造智能手机、平板电脑等消费电子产品的芯片，其精度和性能远远超过了传统的电子产品。
未来，微纳米电子将更多地应用于医学领域，例如微型医疗设备、生物传感器等。
此外，完全基于微纳米加工技术的电子元器件也有望应用于物联网、智能家居等新兴领域。
二、微纳米机器人微纳米机器人是指由微观和纳米尺度的部件构成的机器人。
其尺寸通常在几个纳米到几个微米之间，与人的细胞尺寸相当。
由于其微小的尺寸和特殊的构造，微纳米机器人能够进入人体内部进行医学诊断和治疗。
例如，利用微纳米机器人治疗肿瘤、缓解疼痛等已经成为当前微纳米技术的研究热点之一。
此外，微纳米机器人还有广泛的应用前景，例如在制造业中进行精密的加工和检测、在环保领域进行精细化污染治理等。
但是，由于微纳米机器人是一个复杂的系统，所以其应用还面临许多挑战，如机器人的强度、自组装技术的控制等。
三、药物传递微纳米技术可以制造各种纳米粒子，这些纳米粒子可以作为药物传递的载体。
微纳米技术的药物传递系统具有多种优点，例如可以控制药物释放的速率、改善药物的生物利用度等。
由于其微小尺寸，微纳米粒子能够更好地穿过细胞膜，使药物更容易到达病变组织，从而实现更好的治疗效果。
此外，微纳米技术的药物传递系统还可以应用于生物传感器，例如通过检测细胞内部的代谢物浓度来实现药物的智能释放。
微纳米技术在生物学中的应用
微纳米技术在生物学中的应用近年来，微纳米技术在生物学领域得到了广泛应用。
微纳米技术是指构建尺度在微米和纳米范围内的结构和器件的一种技术。
生物学家们正在利用微纳米技术的特殊性质来研究生物学中的问题，并开发了许多新的实用技术。
一、生物传感器生物传感器是一种通过测量生物学分子来检测环境的仪器。
它包括一种探针，可以精确地检测光、电、机械或化学信号。
基于微纳米技术的生物传感器可用于检测生物分子，例如蛋白质、DNA、RNA和器官。
这种技术可以用于疾病的早期诊断和有效治疗。
二、微纳米芯片微纳米芯片是一种集成电路，通过改变电子性质、磁性质、化学性质和力学性质，使其适用于生物学应用。
由于微观材料的特殊性质，这些芯片能够在极微的尺度上探讨生物体系的特性。
微纳米芯片可以被用来制造传感器、显微器和生物芯片，这些器件可以用于生物医学诊断和治疗、基因筛查、毒性检测和环境监测。
三、仿生学仿生学是通过生物系统制造新材料的过程。
微纳米技术是仿生学的基础。
随着现代医学的发展，新的模仿物质正在被开发出来，例如仿生软机器人和仿生软手，以及用于淋巴微管移植的仿真短链多糖。
四、药物递送微纳米技术被应用在药物递送上是一种有前途的方法。
由于它们可以被设计成可定向的、可控释放和有指向性的，因此可以用于治疗癌症和其他疾病。
微纳米药物可以在细胞内特定的位置释放药物，这种药物设计有助于治疗过敏和各种病毒感染。
五、组织工程新的组织未来可用于修复和替代体内病理性受损组织。
微纳米技术可用于生产复杂的生物骨架和组织工程。
例如，微纳米技术可制造分子级别的组织工程和可移植的人工组织，用于治疗过敏性疾病和过敏性皮炎。
六、分子和成像技术近年来，微纳米技术在分子和成像技术中的应用也越来越多。
随着MRI、PET和CT等成像技术在医疗和生物学上的重要性不断提高，微纳米技术也在这一领域里发挥了巨大的作用。
微型分子探针和成像剂可以有效地进入细胞、组织和器官内部，从而提高成像的准确性和清晰度。
纳米微粒的基本理论及制备方法概要
纳米微粒的基本理论1.电子能级的不连续性久保(kubo)理论电子能级的统计学和热力学2.量子尺寸效应3.小尺寸效应4.表面效应5.宏观量子隧道效应6.库仑堵塞与量子隧穿7.介电限域效应量子尺寸效应：当粒子尺寸下降到某一值时，金属费米能级附近的电子能级由准连续变为离散能级的现象和纳米半导体微粒存在不连续的最高被占据分子轨道和最低未被占据的分子轨道能级，能隙变宽现象均称为量子尺寸效应。
小尺寸效应：当超细微粒的尺寸与光波波长、德布罗意波长以及超导态的相干长度或透射深度等物理特征尺寸相当或更小时，晶体周期性的边界条件将被破坏；非晶态纳米微粒的颗粒表面层附近原子密度减小，导致声、光、电、磁、热、力学等特性呈现新的小尺寸效应。
例如，光吸收显著增加并产生吸收峰的等离子共振频移；磁有序态向磁无序态、超导相向正常相的转变，声子谱发生改变。
实例：1. 人们曾用高倍率电子显微镜对超细金颗粒(2nm)的结构非稳定性进行观察，实时地记录颗粒形态在观察中的变化，发现颗粒形态可以在单晶与多晶、孪晶之间进行连续地转变。
这与通常的熔化相变不同，并提出了准熔化相的概念。
2. 纳米尺度的强磁性颗粒(Fe-Co合金，氧化铁等)，当颗粒尺寸为单磁畴临界尺寸时，具有甚高的矫顽力，可制成磁性信用卡、磁性钥匙、磁性车票等，还可以制成磁性液体，广泛地用于电声器件、阻尼器件、旋转密封、润滑、选矿等领域。
3. 纳米微粒的熔点可远低于块状金属。
例如2nm的金颗粒熔点为600K，随粒径增加，熔点迅速上升，块状金为1337K；纳米银粉熔点可降低到373K、此特性为粉末冶金工业提供了新工艺。
4. 利用等离子共振频率随颗粒尺寸变化的性质，可以改变颗粒尺寸，控制吸收边的位移，制造具有一定频宽的微波吸收纳米材料，可用于电磁波屏蔽、隐形飞机等。
表面效应：纳米微粒尺寸小，表面能高，位于表面的原子占相当大的比例。
粒子直径减小到纳米级，不仅引起表面原子数的迅速增加，而且纳米粒子的表面积、表面能都会迅速增加，这主要是因为处于表面的原子数较多，表面原子的晶场环境和结合能与内部原子不同所引起的。
微纳米加工技术及其应用
绪论1：纳米技术是制造和应用具有纳米量级的功能结构的技术，这些功能结构至少在一个方向的几何尺寸小于100nm。
2：微纳米技术包括集成电路技术，微系统技术和纳米技术；而微纳米加工技术可获得微纳米尺度的功能结构和器件。
3：平面集成加工是微纳米加工技术的基础，其基本思想是将微纳米机构通过逐层叠加的方式筑在平面衬底材料上。
（类似于3d打印机？）4：微纳米加工技术由三个部分组成：薄膜沉积，图形成像（必不可少），图形转移。
如果加工材料不是衬底本身材料需进行薄膜沉积，成像材料的图形需转化为沉积材料的图形时需进行图形转移。
（衬底材料，成像材料，沉积材料的区别和联系）5：图形成像工艺可分为三种类型：平面图形化工艺，探针图形化工艺，模型图形化工艺。
平面图形化工艺的核心是平行成像特性，其主流的方法是光学曝光即“光刻“技术；探针图形化工艺是一种逐点扫描成像技术，探针既有固态的也有非固态的，由于其逐点扫描，故其成像速度远低于平行成像方法；模型图形化工艺是利用微纳米尺寸的模具复制出相应的微纳米结构，典型工艺是纳米压印技术，还包括模压和模铸技术。
6：微米加工和纳米加工的主要区别体现在被加工结构的尺度上，一般以100nm 作为分界点。
光学曝光技术1：光学曝光方式和原理可分为掩模对准式曝光和投影式曝光。
其中，掩模对准式曝光又可分为接触式曝光和邻近式曝光，投影式曝光又可分为1∶1投影和缩小投影（一般为1∶4和1∶5）。
接触式曝光可分为硬接触和软接触。
其特点是：图形保真度高，图形质量高，但由于掩模与光刻胶直接接触，掩模会受到损伤，使得掩模的使用寿命较低。
采用邻近式曝光可以克服以上的缺点，提高掩模寿命，但由于间隙的存在，使得曝光的分辨率低，均匀性差。
掩模间隙与图形保真度之间的关系W=k√λz其中w为模糊区的宽度。
掩模对准式曝光机基本组成包括：光源（通常为汞灯），掩模架，硅片台。
适用范围：掩模对准式曝光已不再适用于大规模集成电路的生产，但却广泛应用于小批量，科研性质的以及分辨率要求不高的微细加工中。
微纳米技术的研究和应用领域
微纳米技术的研究和应用领域微纳米技术是当代科技领域最为前沿的技术之一，以微米和纳米级别的物质和结构的制备和控制为基础，涉及领域非常广泛，包括材料科学、物理学、化学、生物学、机械工程等多个学科。
本文将介绍微纳米技术的研究和应用领域。
一、生物医学领域微纳米技术在生物医学领域得到广泛应用，它可以用于制备生物传感器、各种纳米药物载体、组织工程和医学成像等领域。
其中，纳米药物载体是微纳米技术的一个研究重点，研究人员用微纳米技术制备的纳米级药物可提高药物的生物利用度、可控性、靶向性和抗癌效果等，促进了临床治疗的进步。
同时，微纳米技术也可以用于组织工程，即在微观层面上重建生物组织。
组织工程主要涉及到生长的细胞、支撑材料和生物促进物（例如生长因子）对于生物组织的生长和修复起到重要作用。
微纳米技术可以在三维空间上精确地控制生物材料的形态和结构，并且其表面性质易于改变，可以提高细胞的黏附性和增加生物促进物的附着力，从而提高组织工程的效果。
二、光电子领域微纳米技术在光电子领域的应用十分广泛。
例如，微纳米结构可以制备出纳米激光器，随着纳米技术的不断发展，纳米激光器的性能也得到大幅度提升。
同时，微纳米技术也可以制备出多彩的微结构光学器件，例如微型透镜、反射器、线阵列和光子晶体等，可以被应用于激光周波同步、光电通讯、光存储和太阳能电池等领域。
此外，微纳米技术还可以用于制备人造光叶片，用于太阳能“捕捉”和酶催化的有机光化学反应，为未来的光合成和化学合成提供了可能性。
三、纳米器件领域微纳米技术在纳米器件领域的应用也十分广泛，例如纳米电子学、纳米机器人和纳米传感器等。
其中，纳米机器人与纳米传感器的结合已成为一种新的研究方向，例如可以制备出由生物蛋白质组成的纳米机器人，可以应用于药物输送和疾病诊断等领域。
同时，微纳米技术的非常规性能可以用来制备出纳米级传感器，可以检测微量物质的存在和性质，为环境监测和生物监测等领域提供了新的可能性。
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机械类本科专业：
传统专业 特设专业
机械工程
080201
机械设计制造及其自动化 080202
材料成型及控制工程 080203
机械电子工程
080204
工业设计
080205
过程装备与控制工程 080206
车辆工程
080207
微机电系统工程
080210T
机械工程一级学科：
传统学科 新设学科
机械设计及理论 机械制造及其自动化 机械电子工程 车辆工程 微机电工程
2、加工技术的发展过程：
原始社会：木器、石器加工时代（厘米级、无装配） 蒸气机时代：金属机械加工时代（毫米级、需装配） 信息时代：硅加工时代（微米级、集成制造） 纳米时代：碳时代、生物时代（纳米级、自组装）
3、加工技术的地位：
是国民经济的基础，我国已经成为制造大国。 是高技术竞争的核心，我国力争成为制造强国。 科学技术与加工技术相互促进，制造装备是关键。
《微纳米加工技术》
主讲 张德远 北京航空航天大学 机械学院
制造课程体系
• 本科院平台课《制造工程基础》-基础
– 回答“什么是制造？” – 内容：切削、机床、工艺、公差基本概念
• 本科系方向课《先进加工技术》-提升
– 回答“什么是先进加工？” – 内容：先进切磨、特种加工、微纳加工技术
• 硕士院基础课《微纳制造技术》-前沿
人工心脏
电液伺服阀－－喷嘴孔
挠性陀螺－－薄壁筋
航空航天机载设备微细加工
航空发动机导向叶片散热孔
§3 微系统的发展趋势
一、传统产品的小型化、集成化、高性能化
插入血管的探测器
Ni electroplating Pyrex glass Bits
Probe
IC Chip
X - Y stage Nano-heater X direction
3、国际学术界、产业界对微纳米技术形成了 研究与开发热潮，形成学科、研发基地。
4、微纳米产品及其制造装备技术已成为高附 加值产品。
5、发展历程：萌芽期→冒进期→理智期→ 稳定期→实用期→工业革命
6
系统：机器、生物个体 元件：零件、器官
100μm 微 米 10μm
1μm
制造可控尺度
结构复杂度
组织：结构、生物组织 单元：微粒、细胞
100nm 纳 10nm 米
1nm
0.1nm 1940
1960
1980
2000 2020
2040
大分子：高分子链、DNA 碳纳米管
小分子 [年]
微纳跨尺度结构
制造尺度与复杂度的发展趋势
§2 微细加工的需求
一、日常中的微细加工
燃料从喷嘴中喷出
集成电路芯片 引脚 线路板微孔
液晶显示器 等离子体显示器 阵列微孔
二、医疗中的微细加工
细灯丝－－拉丝模具微孔
日常大量物品需要小型化、多功能化
光盘记录－－微光路系统
喷墨打印机－－打印头
流式细胞仪－－喷嘴孔
2
医疗内视镜－－光学端子
三、国防中的微细加工
半导体加工技术：光刻、刻蚀、溅射、沉积、键合等等。
三、工件材料非金属化、结构与智能一体化
半导体材料：硅材料、玻璃等 纳米材料：碳纳米管、纳米碳球、金刚石等 生物质材料：DNA、脂质、蛋白质分子等 压电材料：PZT、ZnO等 光学材料：石英玻璃、蓝宝石等 塑料：尼龙、聚乙烯等
§4 微细加工领域的划分
一、按加工能量形式和成形方式划分
加工技术
物理形式
化学形式
去除成形 约束成形 生长成形 去除成形 约束成形 生长成形 切削磨削 铸锻冲压 焊接涂层 光刻化铣 化学电铸 CVD
生物形式
去除成形 约束成形 生长成形 群体代谢 菌体金属化 生物聚合
二、按物质状态变化划分
原材料
加工方法
固体 切削、磨削、激光束、电火花加工
固体 电解加工
固体 等离子体刻蚀
制造可控尺度已向分子级逼近，结构复杂度已进入微纳跨尺度 结构级，但是人工结构的复杂度与功能远逊色于自然生物。
亲水基
亲油基
脂质分子
脂质双层膜
脂质体分子
脂质体芯片
脂质体聚合生长成形(Bottom-Up)
碳纳米管生长成形(Bottom-Up)
常规吉普车
遥控玩具吉普车
汽车小型化（ Top-Down ）
火柴棍上行驶的吉普车
纳米记录－－接近场光学纳米孔
Y direction
硅谐振陀螺
喷墨芯片
3
细胞流量计芯片
大发动机
微型涡轮喷气发动机 （美国麻省理工学院研制）
二、传统加工的微细化、复合化、加工装配一体化
机械加工技术：孔加工、外圆切削、曲面铣削、磨削与研磨等等。
特种加工技术：电火花加工、电解加工、激光加工、超声加工、生物加工等等。
080201 080202 080203 080204 080205
当今四大支柱科学： 制造科学、信息科学、材料科学、生物科学。
材料科学 原材料
生物科学
制造科学
人工
信息科学
发展趋势： 信息化软件→信息密集。 微细化硬件→功能密集。
实用产品
课程主要内容（32学时）
第一章 概述（2h） 第二章 纳米加工技术（2h） 第三章 生物制造与仿生制造（2h） 第四章 微细机械加工技术（4h） 第五章 微细特种加工技术（4h） 第六章 半导体加工技术（8h） 第七章 微连接与微装配技术（2h） 第八章 MEMS技术（4h） 第九章 MEMS工艺过程设计（2h）
– 回答：“如何微纳制造？” – 内容：纳米、生物、微切、微特、硅微技术
硕士院基础课：
固体力学 流体力学 生物力学 材料物理 机械系统动力学 工程中的数学方法 离散数学 模糊数学与模糊规划 人工智能与专家系统 软件技术基础 面向对象的设计与分析 数据库系统原理与应用
有限元方法 计算机图形学 现代机电控制 计算机控制技术 现代制造技术与系统 离散系统建模与仿真 现代机械优化设计 机械振动学 微纳米制造技术及理论 切削加工原理及表面完整性 热制造学基础 船舶与海洋工程结构 科技论文写作
1
第一章 概述
§1 制造技术的现状 §2 微细加工的需求 §3 微系统的发展趋势 §4 微细加工领域的划分 §5 微纳米加工的理论基础 §6 微纳米加工技术的国际地位
§1 制造技术的现状
1、制造技术： 原材料→加工→零件→装配→系统。
按领域划分为： 机械加工：切削、磨削加工→精加工 成形加工：铸、锻、焊、钣金等→粗加工 特种加工：高能束、声学、化学等→微细加工 半导体加工：光刻、刻蚀、溅射→集成加工 生物加工：生物复制、组织工程→活体加工 －－都可以实现微细加工
5
§5 微细加工的理论基础
一、材料学 二、力学、摩擦学、热学 三、电学、声学、光学 四、高能物理学、等离子体学 五、化学、生物学 六、等等………
§6 微纳米加工技术的国际地位
1、发达国家从90年代开始启动各种重大微纳 米技术研究计划。
2、我国“十五”、“十一五”863、973、自然基 金委等都启动了微纳米重大研究计划。
通过原子和分子组装→使材料或器件复杂化→复杂微系统。 目前属纳米技术领域，向复杂化方向发展。
• 目标是微系统复杂化、微细化：
问题的关键是微米/纳米加工技术。
毫 米
Top-Down
微 米
纳 米
Bottom-Up
Top-Down与Bottom-Up的趋势
[尺度]
[复杂度]
100mm 毫 米 10mm
1mm
气体 气相沉积
液体 电镀
活体 生物金属化
固体 生物去除加工
活体 生物聚结成形
产物 固体 液体 气体 分 • 宏观系统从大向小缩小(Top-Down):
通过元件逐步小型化→使系统逐渐小型化→复杂微系统。 目前属微米技术领域，向小型化方向发展。
• 微观分子从小向大组装(Bottom-Up):