【正文】 納米技術(shù)實現(xiàn)了“小材大用”，帶來的又一優(yōu)勢便是節(jié)能和環(huán)保。但是納米技術(shù)也同樣克服了這一問題，現(xiàn)已出現(xiàn)納米材料幾乎無摩擦的狀態(tài)。納米復(fù)合氧化鋯是成功應(yīng)用在工業(yè)上的納米材料，這種材料提高了材料的耐高溫性能和導(dǎo)氧及儲氧功能，因此廣泛運用于汽車發(fā)動機系統(tǒng)中。磁性液體密封技術(shù)便是證明，利用磁性液體可以被磁場控制的特性，將納米單位的液體置于磁場之內(nèi)，從而達到密封的效果。他們大部分都是運用納米技術(shù)的成果，因而它遠遠超出了傳統(tǒng)機械的概念和范疇，而是基于現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)，并作為整個納米科技重要組成部分和用一種嶄新的思維方式與技術(shù)路線指導(dǎo)下的產(chǎn)物。納米技術(shù)應(yīng)用在機械中，可以大大降低機械的體積，從而形成了新型機械——微型機械。納米技術(shù)的優(yōu)勢相對于傳統(tǒng)機械工程來說，也正是因為納米技術(shù)有很多優(yōu)勢才能取得這樣顯著的成果。并根據(jù)低溫下碳納米管的三極管放大特性，成功研制出了室溫下的單電子晶體管。利用納米粒子的隧道量子效應(yīng)和庫侖堵塞效應(yīng)制成的納米電子器件具有超高速、超容量、超微型低能耗的特點，有可能在不久的將來全面取代目前的常規(guī)半導(dǎo)體器件。例如CrCr2O3顆粒膜對太陽光有強烈的吸收作用，從而有效地將太陽光能轉(zhuǎn)換為熱能。熱學(xué)性質(zhì)納米材料的比熱和熱膨脹系數(shù)都大于同類粗晶材料和非晶體材料的值，這是由于界面原子排列較為混亂、原子密度低、界面原子耦合作用變?nèi)醯慕Y(jié)果。應(yīng)用納米技術(shù)制成超細或納米晶粒材料時，其韌性、強度、硬度大幅提高，使其在難以加工材料刀具等領(lǐng)域占據(jù)了主導(dǎo)地位。納米材料的位錯密度很低，位錯滑移和增殖符合FrankReed模型，其臨界位錯圈的直徑比納米晶粒粒徑還要大，增殖后位錯塞積的平均間距一般比晶粒大，所以納米材料中位錯滑移和增殖不會發(fā)生，這就是納米晶強化效應(yīng)。納米材料的特性力學(xué)性質(zhì)高韌、高硬、高強是結(jié)構(gòu)材料開發(fā)應(yīng)用的經(jīng)典主題。納米技術(shù)不是一門單一的新型學(xué)科或者技術(shù)，它廣泛應(yīng)用于各類學(xué)科中，其中在機械工程中的應(yīng)用對于機械工程學(xué)科的技術(shù)變革起到了不可估量的作用。納米科技是研究由尺寸在0．1～100nm之間的物質(zhì)組成的體系運動規(guī)律和相互作用，以及實際應(yīng)用中的技術(shù)問題的科學(xué)技術(shù)。機械的種類繁多，可以按幾個不同方面分為各種類別，如：按功能可分為動力機械、物料搬運機械、粉碎機械等；按服務(wù)的產(chǎn)業(yè)可分為農(nóng)業(yè)機械、礦山機械、紡織機械等；按工作原理可分為熱力機械、流體機械、仿生機械等。第一篇：納米材料在機械上應(yīng)用 論文納米材料在機械上的應(yīng)用摘 要： 本文介紹納米技術(shù)的興起；納米材料的特性；納米技術(shù)在機械工程中的運用；與傳統(tǒng)機械工程相比，納米技術(shù)帶來的優(yōu)勢；納米加工的關(guān)鍵技術(shù)及其在微型機械和微型機電系統(tǒng)的應(yīng)用。關(guān)鍵詞： 納米技術(shù)；納米材料；機械；納米加工；微型機械機械是現(xiàn)在社會的基礎(chǔ)，是社會的一大支柱。納米技術(shù)的興起自從1990年7月在美國召開的第一屆國際納米科學(xué)技術(shù)會議上，正式宣布納米材料科學(xué)為材料科學(xué)的一個新分支開始，納米技術(shù)便一步一步進入人們的生活。從材料的結(jié)構(gòu)層次來說，它介于宏觀物質(zhì)和微觀原子、分子的中間領(lǐng)域。納米技術(shù)運用到機械方面尤其是產(chǎn)生了微型機械技術(shù)已經(jīng)成為21世紀研究的核心技術(shù)，很多國家在納米技術(shù)上開始了越來越多的研究，在機械工程方面對于納米技術(shù)的應(yīng)用也越來越多。具有納米結(jié)構(gòu)的材料強 度與粒徑成反比。金屬陶瓷作為刀具材料已有50多年歷史，由于金屬陶瓷的混合燒結(jié)和晶粒粗大的原因其力學(xué)強度一直難以有大的提高。使用納米技術(shù)制成的陶瓷、纖維廣泛地應(yīng)用于航空、航天、航海、石油鉆探等惡劣環(huán)境下使用。因此在儲熱材料、納米復(fù)合材料的機械耦合性能應(yīng)用方面有其廣泛的應(yīng)用前景。電學(xué)性質(zhì)由于晶界面上原子體積分數(shù)增大，納米材料的電阻高于同類粗晶材料，甚至發(fā)生尺寸誘導(dǎo)金屬——絕緣體轉(zhuǎn)變（SIMIT）。2001年用碳納米管制成的納米晶體管，表現(xiàn)出很好的晶體三極管放大特性。隨著單電子晶體管研究的深入進展，已經(jīng)成功研制出由碳納米管組成的邏輯電路。納米技術(shù)的尺寸效應(yīng)納米技術(shù)的主要效果之一便是縮小了傳統(tǒng)尺寸的單位，將毫米進化為納米，一納米相當(dāng)于十億分之一米。這種不是傳統(tǒng)機械單純地在尺度上微小型化，而通常是指可以成批制作的集合微機構(gòu)、微驅(qū)動器、微能源以及微傳感器和控制電路、信號處理裝置等于一體的微型機電系統(tǒng)。納米技術(shù)使材料多元化，應(yīng)用多元化納米技術(shù)是原材料形成更微小的形態(tài)，功能也更加強大，不僅能改良傳統(tǒng)材料，又能源源不斷地產(chǎn)生出新的材料。同時在材料運用中可將微量的元素融入到基礎(chǔ)材料中，達到更好的效果。納米材料摩擦性能納米技術(shù)最顯著的特性就是其擦性能，在機械中，各種軸承等都存在著摩擦，但是納米材料的出現(xiàn)，使得各類機械結(jié)構(gòu)尺寸便小，同時對于過小的零件，摩擦力便顯的尤為重要，摩擦力如果相對較大，則零件便會造成磨損。美國科學(xué)家研制的這種微型納米軸承可在運動是無磨損和撕裂，達到了理想的效果。在納米技術(shù)的應(yīng)用中，產(chǎn)生了很多新型材料，它們減少了很多不必要的消耗，使得傳統(tǒng)的機械工程中需要的大量材料迅速降低，對于原材料的節(jié)約起到了驚人的效果。微型納米軸承傳統(tǒng)的軸承的體積比較大，其摩擦力也僅僅能夠靠潤滑來進行減少，但是，仍然不能夠?qū)⒛Σ亮M行避免。微型納米軸承的直徑僅僅為一根頭發(fā)直徑的萬分之一，其應(yīng)用到機電系統(tǒng)微型的軸承只有l(wèi) nlTl，為微型機械千分之一的大小。如果軸承的體積很小，那么，套在一起管子之間摩擦力就會將微型軸承弱點暴露出來，在其產(chǎn)生的摩擦力很大的時候，會導(dǎo)致微型軸承無法使用。微型機器人在工業(yè)制造領(lǐng)域，微型機器人可以適應(yīng)精密微細操作．尤其在電子元器件的制造與面。[j本三菱公司也開發(fā)了一種微型工業(yè)機器人，該機器人采用了5節(jié)閉式連桿機構(gòu)．實現(xiàn)手臂的輕量化與高剛性，其動作速度及精度完全可以趕上專用機器人。另外，通過采用閉式連桿機構(gòu)與高剛性減速機，實現(xiàn)了比以往機器人高100*的位置重復(fù)精度(177。納米分子電動機美國IBM公司瑞士蘇黎士實驗室與瑞士巴塞爾大學(xué)的研究人員發(fā)現(xiàn)DNA能夠被用來彎曲直徑不及頭發(fā)絲的五卜分之一的硅原子構(gòu)成的“懸臂”。DNA自然形成雙螺旋結(jié)構(gòu)，雙鏈被分開后，它們會力圖重新組合。研究人員利用這種生物力學(xué)技術(shù)制造帶有納米級閥門的微型膠囊(納米分子電動機)。合成永磁體永磁材料是機械化學(xué)法最有前途的應(yīng)用之一，許多稀土永磁合金可由元素粉合成。大多數(shù)的工作是從Sm2 O3 SmCl 3或Smf 3前驅(qū)體與Co Ca 進行機械化學(xué)合成SmCo5 獲得的組成是非晶的SmCo 相和副產(chǎn)品CaO 經(jīng)熱處理晶化成SmCo5 這是集精煉 合金化和粉末制造為一體的低溫制造過程 是一種低成本制造稀土永磁的技術(shù)。合成許多難以用常規(guī)的熔煉或其他方法制備的新型納米晶儲氫合金材料 機械化學(xué)球磨過程能在氫氣氛下完成直接獲得儲氫態(tài)合金材料能有效降低其后續(xù)吸放氫反應(yīng)的活化能 工藝過程簡單制備的儲氫材料一般為超細粉末使用時不需再粉碎且在充放氫過程中的抗粉化能力好 因此關(guān)于機械合金化納米晶儲氫材料的研究近幾年來相當(dāng)活躍。納米技術(shù)足近十多年來逐步發(fā)展起來的一門前沿、綜臺性交叉的新學(xué)科．它的迅猛發(fā)展將引發(fā)2l世紀的工業(yè)革命。最近，我國政府也明確提出了將新材料和納米技術(shù)的進展作為“十五”規(guī)劃中科技進步和創(chuàng)新的重要任務(wù)．這為我國2l世紀初納米技術(shù)的快速發(fā)展奠定了重要基礎(chǔ)。納米材料的應(yīng)用前景展望經(jīng)過幾十年對納米技術(shù)的研究探索，現(xiàn)在科學(xué)家已經(jīng)能夠在實驗室操縱單個原子，納米技術(shù)有了飛躍式的發(fā)展?？梢灶A(yù)測：不久的將來納米金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)管、平面顯示用發(fā)光納米粒子與納米復(fù)合物、納米光子晶體將應(yīng)運而生；用于集成電路的單電子晶體管、記憶及邏輯元件、分子化學(xué)組裝計算機將投入應(yīng)用；分子、原子簇的控制和自組裝、量子邏輯器件、分子電子器件、納米機器人、集成生物化學(xué)傳感器等將被研究制造出來。當(dāng)今重視發(fā)展納米技術(shù)的國家很可能在21世紀成為先進國家。必須加倍重視納米技術(shù)和納米基礎(chǔ)理論的研究，為我國在21世紀實現(xiàn)經(jīng)濟騰飛奠定堅實的基礎(chǔ)。結(jié)束語納米材料在機械工程中改變甚至顛覆了傳統(tǒng)模式的運轉(zhuǎn)，顯示了其強大的科技含量，但是在其運用中，我們?nèi)杂泻芏喾矫尕酱鉀Q如何準確表征納米材料的各種精細結(jié)構(gòu)；怎樣從結(jié)構(gòu)上分析、解釋納米材料的新特性；能否利用某種標準來預(yù)測微區(qū)尺寸減少到多大時，材料表現(xiàn)出特殊的性能等等。參 考 文 獻1)苑國良 納米技術(shù)在機械中的應(yīng)用 [期刊論文]機械制造 2005（43）2)閆超 納米技術(shù)在機械工程中的應(yīng)用淺談 [期刊論文]價值工程 2010（29）3)敖小寶，游譽林 納米技術(shù)在微型機械中的應(yīng)用 [期刊論文]機械制造及自動化 2005（34）4)王祥 納米技術(shù)在制導(dǎo)、導(dǎo)航和控制領(lǐng)域應(yīng)用的前景分析 [期刊論文]國際太空 2004（4）5)李振波，李疆，劉北英 基于單片機的數(shù)字微加速度計靜態(tài)測試平臺設(shè)計 [期刊論文]傳感器與微系統(tǒng) 2009（2）6)陳建農(nóng)，方永耕 水輪機及輔助設(shè)備運行及維修 河海大學(xué)出版社 1991 7)張?zhí)m娣，溫秀梅 納米加工技術(shù)及其應(yīng)用 [期刊論文]河北建筑工程學(xué)院學(xué)報 2003（21）8)吳拓 開發(fā)機械制造的新領(lǐng)域 [期刊論文]西江大學(xué)學(xué)報 2000（2）9)袁哲俊，謝大剛 納米技術(shù)的最新發(fā)展 [期刊論文]2000（5）10)蔡敢為，王文龍，劉平，朱從云 為機械動力學(xué)研究 [期刊論文]湘潭礦業(yè)學(xué)院學(xué)報 2002（17）11)楊元華，陳時錦，程凱 微結(jié)構(gòu)光學(xué)元件的應(yīng)用與制造 [期刊論文]納米技術(shù)與精密工程 2005（3）第二篇：納米材料在高分子材料中的應(yīng)用論文納米材料在高分子材料中的應(yīng)用近年來，納米技術(shù)已成為科學(xué)研究的熱點。這不僅使高分子材料的性能更加優(yōu)異，使其更加廣泛地應(yīng)用于微電子、化工、國防、醫(yī)學(xué)等各個領(lǐng)域，同時還為高分子改性理論體系的奠定提供了基礎(chǔ)，拓寬了高分子改性的理論。對超微顆粒而言，尺寸變小，其比表面積則顯著增加，從而產(chǎn)生特殊的光學(xué)、熱學(xué)、磁學(xué)、力學(xué)化學(xué)、聲學(xué)等一片列新的性質(zhì)。目前通常是將納米微粒與聚合物基材進行復(fù)合，利用其特殊性質(zhì)來開發(fā)新產(chǎn)品，這比研究全新的聚合物材料投資少，周期短，生產(chǎn)成本低。與普通改性材料不同，納米粒子具有特殊的表面效應(yīng)、體積效應(yīng)、量子尺寸效應(yīng)以及宏觀量子隧道效應(yīng)等，這些效應(yīng)的綜合作用導(dǎo)致了改性后的高分子材料具有特殊性能。利用納米微粒的量子尺寸效應(yīng)等可制成紫外線吸收材料。再如，塑料制品在紫外線照射下很容易老化變脆，如果在塑料表面涂上一層含有納米微粒的透明涂層吸收紫外線，這樣就可以防止塑料老化。另外，將納米微粒分散到樹脂中制成膜，可用作半導(dǎo)體器件的紫外線過濾器?！┘{米復(fù)合粉體與高分子纖維結(jié)合，對中紅外波段有很強的吸收性能，對紅外探測器有很好的屏蔽作用。 納米材料對光吸收和對靜電屏蔽的特性，使其在日常生活和國防上也有著很重要的應(yīng)用前景?；w衣物和地毯由于靜電效應(yīng)在摩擦?xí)r會產(chǎn)生放電，不僅有安全隱患，同時很容易吸附灰塵，給使用者帶來很多不便。在家電用高分子材料，納米靜電屏蔽材料的應(yīng)用近來也開始得到了推廣。為了改善靜電屏蔽涂料的性能，日本松下公司已研制成功具有良好靜電屏蔽的納米涂料，這些具有半導(dǎo)體特性的納米氧化物粒子，在室溫下具有比常規(guī)的氧化物高的導(dǎo)電特性，因面能起到靜電屏蔽作用，同時氧化物納米微粒顏色各異，可以通過復(fù)合控制靜電屏蔽涂料的顏色。在醫(yī)用高分子材料領(lǐng)域，日本東京大學(xué)日前通過結(jié)合納米級的微小分子環(huán)和高分子材料開發(fā)出了凝膠狀的新型醫(yī)療材料。這種性能優(yōu)異的材料可望用來生產(chǎn)隱形眼鏡以及其他醫(yī)療產(chǎn)品。另外，一些聚酯／粘土礦物的納米復(fù)合材料不僅提高了聚酯的力學(xué)性能，光學(xué)性能、阻隔性能等也有一定的提高，這種復(fù)合材料可以應(yīng)用于汽車、包裝等領(lǐng)域，其他潛在的應(yīng)用前景也是非常誘人的。但由于對其微觀結(jié)構(gòu)認識的不足，納米技術(shù)的發(fā)展還存在著較大的局限性，其理論和工程實踐也也都比較缺乏。高科技纖維又稱特種纖維，按性能劃分有五大類：耐強腐蝕含氟類纖維、耐高溫纖維、阻燃纖維、高強高模纖維和功能纖維。早在20世紀80年代初，以美、日為代表的發(fā)達國家對化纖的發(fā)展作了重要戰(zhàn)略轉(zhuǎn)移，開始把投資重點由傳統(tǒng)化纖轉(zhuǎn)向高科技纖維。而我國在這方面的研究開發(fā)落后于發(fā)達國家約20年。其重要意義并不亞于納米材料，對提升國民經(jīng)濟的整體素質(zhì)和改造傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)有著重要作用。以美國為例，%，%；到1988年，%，%。在前些年世界經(jīng)濟遭亞洲金融危機沖擊的嚴峻形勢下，傳統(tǒng)化纖市場處于低迷狀態(tài)，而高科技纖維卻供不應(yīng)求，成為支撐收益的中堅產(chǎn)品。同時，也能滿足許多傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)特別是支柱產(chǎn)業(yè)更新?lián)Q代的需要。在新型建材領(lǐng)域，高強高模纖維增強水泥、復(fù)合材料型材、混凝土結(jié)構(gòu)物的加固修復(fù)用片材、大跨度斜拉橋和懸索橋用代鋼索纜繩、拉擠成型代鋼筋材料等，都采用高性能纖維。對于現(xiàn)代國防來說，可以說任何高科技戰(zhàn)爭所需的現(xiàn)代化武器裝備的制造，都要用到高性能纖維和功能纖維。如抽