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聚合物微纳制造技术现状及展望

聚合物微纳制造技术现状及展望
聚合物微纳制造技术现状及展望

聚合物微纳制造技术现状及展望

目录

聚合物微纳制造技术现状及展望 (1)

1、微纳系统的意义、应用前景 (1)

2、微纳机电系统国内外研究现状和发展趋势 (3)

3. 聚合物微纳制造技术研究现状 (9)

4. 展望 (11)

微/纳米科学与技术是当今集机械工程、仪器科学与技术、光学工程、生物医学工程与微电子工程所产生的新兴、边缘、交叉前沿学科技术。微/纳米系统技术是以微机电系统为研究核心,以纳米机电系统为深入发展方向,并涉及相关微型化技术的国家战略高新技术[1]。微机电系统(Micro Electro Mechani cal System, MEMS ) 和纳机电系统(Nano Electro Mechanical System, NEMS )是微米/纳米技术的重要组成部分,逐渐形成一个新的技术领域。MEMS已经在产业化道路上发展,NEMS还处于基础研究阶段[2]。

从微小化和集成化的角度,MEMS (或称微系统)指可批量制作的、集微型机构、微型传感器、微型执行器以及信号处理和控制电路,直至接口、通讯和电源等于一体的微型器件或系统。而NEMS(或称纳系统) 是90 年代末提出来的一个新概念,是继MEMS 后在系统特征尺寸和效应上具有纳米技术特点的一类超小型机电一体的系统,一般指特征尺寸在亚纳米到数百纳米,以纳米级结构所产生的新效应(量子效应、接口效应和纳米尺度效应) 为工作特征的器件和系统。图1给出了MEMS 和NEMS 的特征尺度、机电系统的尺度与相应的理论问题[2]。

图1 MEMS 和NEMS 的特征尺度、机电系统的尺度与相应的理论问题

1、微纳系统的意义、应用前景

由于微/纳机电系统是一门新兴的交叉和边缘学科,学科还处于技术发展阶段,在国内外尚未形成绝对的学科和技术优势;微/纳米技术还是一项支撑技术,它对应用背景有较强的依赖性,目前它的主要应用领域在惯导器件、军事侦察、通信和生物医学领域,以及微型飞机和纳米卫星等产品上。

(1)重要的理论意义和深远的社会影响

微/纳米系统技术是与其它广泛学科具有互动作用的重要的综合技术,涉及学科领域广泛。微/纳米系统技术是认识和改造微观世界的高新技术,微/纳米系统是结构集成化、功能智能化的产物。微/纳米系统表现出的智能化程度高、实现的功能趋于多样化。例如,微机电系统不仅涉及到微电子学、微机械学、微光学、微动力学、微流体学、微热力学、材料学、物理学、化学和生物学等广泛学科领域,而且会涉及从材料、设计、制造、控制、能源直到测试、集成、封装等一系列的技术环节。

微/纳米系统技术的发展以之为基础,反过来也将带动相关学科和技术的发展。世界上著名的大学,如美国麻省工学院、加州大学伯克利分校、卡麦基隆大学,以及圣地亚国家实验室等无不把发展微/纳米技术作为重要的研究方面。我国一些著名大学尽管研究方向侧重不一,但也无一例外地重点发展微/纳米技术,实现学科群跨越式发展。

(2)巨大的经济效益

微机电系统在美、欧、日等发达国家已经形成了一个新兴产业,仅美国微机电系统2005年的商业产值预计可达650亿美元。以控制汽车安全气囊展开的微加速度计为例,估计未来几年内,由分立组件构成的传统加速度计将全部被微加速度计所代替。传统加速度计的单件成本超过50美元,而基于MEMS技术的同类微加速度计的单件成本仅为5到10美元。相比之下,微加速度计更小、更轻、更可靠,功能更趋于完善。

(3)国防建设的要求[1]

现代军事装备正朝着微型化、集成化、高精度方向发展,微机电系统充分适应了这一趋势,特别是在活动空间狭小,操作精度要求高,功能高度集成的航空航天等领域有广阔的应用潜力。各种微型加速度计、微型陀螺、微型惯性测量组合(MIMU)等惯性器件在航行器、机动车等姿态测控、制导等方面有良好的适用性,微型飞机( UA V)在未来战争中日益显示出特殊地位,成为最具发展潜力的现代作战武器之一;利用微机械数组进行机翼流体状态检测,并通过微致动来实现宏观飞行控制有望改变传统飞机的模式,并改善其机动性能;微型喷射技术可以有效地实现导弹、卫星等航空航天飞行器的飞行姿态控制和调整。在领海内布撒微型传感器形成动态监测网络系统,可以监测敌船活动。在核研究领域,核材料的用量和配比必须精确把握,微量泵、微型传感器等可发挥重要作用,还可用MEMS技术制作引信和开关等。

纳米技术的发展也将带动军事技术的变革。世界各主要军事大国相继制定了名目繁多的军用纳米技术开发计划。美国开发纳米技术的经费中有一半左右来自国防部系统。与传统武器相比,纳米武器具有许多不同的特点与超常性能武器装备系统超微型化、高度智能化;以神经系统为主要打击目标。成本低、体积小,可大量使用。

我国中长期发展规划中将重点发展探月等国家及国防重大工程,这些都需要

微/纳米系统这一国家战略高新技术作为重要的支撑。

(4)应用前景

自80年代末美国首先出现直径为100μm的静电微电机以来,微机电系统研究迅猛发展,各种微驱动器、微传感器、微控制器以及微机器人相继问世,且各种机构趋于高度集成,形成相对完备的微机电系统,整个系统的尺寸缩小到几毫米甚至几百微米。微机电系统在国防、工业、航空航天、生物医学、精密仪表、通信、汽车、环保、生物工程和自动化等领域具有广阔应用前景。具体应用类型有:

1) 生物医学领域: 在此领域内已开发出对细胞进行操作的许多微机械, 如微对象的操作台、微夹钳等。还可利用植入式机器人对人体内脏和血管进行送药、诊断和手术等操作。

2) 流体控制领域: 利用微型阀、微型泵进行流量元素分析、微流量测量和控制。

3) 信息仪器领域: 利用扫描隧道显微镜STM可将1M b it 的信息储存在一平方微米的芯片上, 另外, 微磁头、微打印头可以完成信息的输入、输出及传递工作。

4) 航空航天领域: 利用微型传感器和微型仪器,监测石油输送情况。微型卫星和小卫星在此领域也完成了许多情报搜集工作。

5) 微机器人: 微机器人是微系统最典型的应用。在许多特殊场合, 在人难以接近或不能接近的空间中,微机器人完成人的工作, 如狭小空间中的机器人、电缆维修机器人等。

MEMS可能会引发微型化的第二次技术革命,并将给工业与消费产品带来革命性的变化,改变人们生活的视野。此外,主要应用于药物传递和快速诊断的聚合物MEMS,其市场增长也十分迅速[3]。(微机电系统的现状与展望)

纳米技术自20世纪90年代以来取得了飞速发展。目前,科学研究的前沿已经深人到单原子的探测和操纵中,制作具有特殊功能的人造分子和纳米器件已成为可能。近几年来,随着人们生活水平和对健康要求的不断提高,纳米科技发展的一个显著变化就是倾向于在生物及医学方面的应用,比如生物分子超灵敏检测、癌症早期诊断和治疗、药物的运输和缓式释放等。美国朗讯科技公司和英国牛津大学的科学家已经制造出一种可以开合的纳米镊,用它钳起分子或原子并组合起来以制造纳米机械。

2、微纳机电系统国内外研究现状和发展趋势

国际上微机电系统技术发展崛起于20世纪80年代末期,我国自20世纪90年代初便组织有关高校和研究所开始跟踪研究。美国国会已把微机电系统的研究作为21世纪重点发展的学科之一,美国国家基金会也拨巨资开始了微机电系统的研究,日本通产省自20世纪90年代开始正式启动了微机械研究计划。欧共体国家也在尤里卡计划中将微机电系统作为一个重要的研究内容,并在法、德两国组织实施。在我国,微机电系统的研究已经得到国家科技部、国家自然科学基金委员会、总装备部及国防科工委等国家部委及地方部门的重视。

与其它学科的发展相比,我国微机电系统研究的起步时间与工业发达国家相距不远,但由于我国微电子领域以及基础学科的基础较弱,随着微机电系统逐步走向产业化,我国与国际先进水平的差距在迅速拉大。近来,随着微机电系统展现的诱人前景,以及作为一项国家战略高新技术的明确定位,各有关部门在制订中长期发展规划时均将其作为重点发展的领域。同时,由于微/纳米科学技术是一门新兴的边缘和交叉学科,学科还处于技术发展阶段,在国内外尚未形成绝对的学科和技术优势,微/纳米技术还是一项支撑技术,它对应用背景有较强的依赖性,目前它的主要应用在惯导器件、军事侦察、通信和生物医学等领域,以及微型飞机和纳米卫星等产品上。

2.1 微机电系统相关基础理论研究

作为微/纳米技术研究的重要内容,微机电系统(MEMS)以本身形状尺寸微小或操作尺度极小为特征,是当前微/纳米科技中最具产业化前景的高新技术。

当物体的尺寸缩小到微观领域时, 其力和运动原理、微观摩擦机理及许多物理效应都在发生明显变化, 如宏观领域中的结构内应力与应变之间的线性关系(虎克定律) 已不存在。摩擦表面的摩擦力主要是由于分子相互作用而引起的, 不再是由载荷引起。这部分的研究内容包括微力学、微机构学、微摩擦学、微光学、微电子学等[4]。

微机电系统建模也是MEMS 理论研究的重要组成部分,此时所需考虑的因素较多也较复杂。MEMS制作工艺的复杂性和昂贵使得设计者不能不更多地借助于仿真,而不是频繁地试验来优化设计。当前,一般通过IC设计过程中的MASK辅助设计软件LEDIT来完成掩膜版的制作,通过ANSYS完成对微结构力学、电学等单域或多域耦合分析。现已有多种MEMSCAD商用软件。MEMSCAD在与微尺寸效应及微工艺的结合方面较ANSYS更有优势,MEMSCAD另一个优点在于其对微流体分析功能方面明显高于其它仿真软件。

MEMS设计过程同时也应该包括MEMS工艺设计过程。这一方面要求MEMS设计者和工艺工程师密切配合,从结构设计和工艺的局部调整两个方面完成工艺设计;另一方面,也要求MEMS设计尽量选用已经存在的标准工艺。NEMS的特征尺度在亚纳米到数百纳米,设计、仿真在其研究中所起的作用尤为重要。在一些情况下,经典的理论和概念仍然可能提供设计和分析的适当基础。但在一般情况下,需要把量子力学和统计理论的概念引入纳米尺度的分析。例如,

对于隧道效应等纳效应的计算和仿真需用到薛定谔方程;对碳纳米管齿轮制造过程的仿真需用到分子动力学(如图2) [2]。

图2基于碳纳米管的齿轮、齿轮-齿条

随着科学技术的发展,微机电系统在向着多功能、高精度、小型化的方向发展。对于复杂的系统,新兴的数值方法——积分方程与快速算法能更有效处理大规模、多物理的数值仿真。

2.2 技术基础研究

微系统涉及的技术基础研究领域有微系统材料、微机械设计、微细加工、微系统能源、微组装、微封装、微测试和控制及集成等。

1) 微系统材料。微系统材料主要包括: 结构材料, 最广泛应用的是硅晶体;功能材料, 如压电材料、超磁致材料、光敏材料等;智能材料, 如形状记忆合等。

结构材料和功能材料。结构材料如金属、硅、半导体材料已使用, 但由于薄膜结构材料生产时产生的内应力、变形、静电力的变化, 成膜条件和热处理对材料机械性能, 诸如弹性极限、抗拉强度、韧性、杨氏模量、泊松比的影响等, 特别是在微观世界里, 正压力已失去了对摩擦力的支配作用, 与组件的特征长度的平方成正比的静电力和表面凝聚力所组成的表面力上升为主要作用力, 微机械中相对运动表面的摩擦磨损课题成为迫切需要解决的问题[5]。而功能材料的研究开发有助于发展具有新原理的微驱动器传感器如压、陶瓷、形状记忆合金驱动器等。文献[6]利用电流变体这种智慧电耦合材料, 它可在电场控制下在液态和固态之间进行快速可逆地转变, 文中就是利用它研制了蠕动机器人。因此, 新材料的研究开发及新材料的加工技术也是微机械的关键技术。

2) 微机械设计。微机械设计主要包括微机构设计、微系统建模与仿真、有限元分析、CAD/CAM、虚拟现实等以计算机为工具的设计方法。

3) 微细加工技术。MEMS 常要求高深宽比的三维微细结构加工。除从硅平面工艺发展了体硅工艺外,80 年代中后期在LIGA 加工、准LIGA 加工、小机械加工、微细电火花加工、超声波加工、等离子体加工、激光加工、离子束加工、电子束加工和快速成形等高深宽比三维微细加工方面也取得了进展。

LIGA 技术是X射线深层光刻、微电铸和微塑铸3 个工艺的组合[7]。LIGA 技术可制造各种形状的微结构,结构高度可超过1 mm,线宽尺寸可小到0. 2μm,表面粗糙度可达30 nm。工艺适用的材料包括聚合物、金属、合金、陶瓷等。LIGA 工艺虽然是一种制作三维微细结构的理想途径,但它需要昂贵的同步X 射线源。近几年,在保持微米级分辨率的前提下,通过把常规的近紫外光刻扩展应用到厚抗蚀层(1580μm) 的光刻成形,然后电铸出三维金属结构,这就是准L IGA工艺。

目前,正在开发高能紫外线光源和深层紫外线光刻胶,以期进一步扩大其应用范围[8]。

小机械加工可以批量制作模数仅为0.02 左右的齿轮等微机械组件,以及其它工艺方法无法制造的复杂微结构器件。

准分子激光器的短波长辐射使非常小尺度的精确成像成为可能,而这正是微制造所要求的。准分子深度紫外光光刻,可用于制造分辨率接近0.2μm 的集成电路。德国美茵兹微技术研究所( IMM) 将准分子激光烧蚀与LIGA 技术结合的新加工工艺,用于准分子激光加工电镀模片初始三维结构的第一道工序。

微细EDM 利用微小工具电极与工件间的微量放电进行微细加工,这种方法能加工极硬的金属甚至半导体材料。与传统的EDM 相比,其技术关键是微小工具电极的制作和微量放电的控制。日本东京大学生产技术部开发了在线放电磨削(WEDG) 技术和特种放电电路,商品化的微细电火花加工机床可以加工出5μm 左右的细轴和微孔,还对微细电火花加工、装配和测试的一体化进行了研究。

4) 微系统能源。虽然微系统消耗能源极小,但微能源的研究明显落后于微系统的加工和集成技术研究。微能源的可靠性、微型同步性是一个急需解决的问题。

5) 微组装。从元器件到产品要经过微电子线路、微电子器件、M EMS、完整系统等四个层次的组装。微组装系统有基于扫描电子显微镜(SEM )和基于光学显微镜两种类型, 其中的多自由度操作器, 精密微位移工作台及吸附、装卡工具是微系统组装系统研制中的关键技术[9]。

6) 微封装。这是MEMS 的关键技术, 如真空封装、阻尼控制封装、多芯片封装、硅-玻璃的静电封接、硅-硅键合技术等。

7) 微测试。目前, 具有微米及亚微米测试精度的几何量及表面形貌测量技术已成熟。如具有0.01μm 分辨率的HP5582 双频激光干涉系统[10]。目前至未来一段时间内, 微观测试技术的重要研究内容是材料的微观机械性能测试, 微结构的力学性能测试、微系统或微单元件的运动和力学性能参数测试等。

8) 微系统的集成与控制。它包括系统设计、微传感器或微执行器与控制处理电路的集成。智能集成传感器作为微系统集成的典型产品,是传感器(包括物理、化学或生物传感器)、微结构、执行器、通讯系统的集成。完整的系统集成和控制技术包括处理信息、物质和能量的流动。

2. 3微纳机电系统的发展

综观微/纳米系统技术的发展,微机电系统技术已由惯导器件为主向光微机电系统(OPTIC-MEMS )、生物微机电系统(BIO-MEMS) 、信息通信微机电系统(RF-MEMS)和能源动力微机电系统(Power-MEMS )柔性衬底等方面发展;由单一

的器件制作技术向集成系统方向发展;由基本的工艺方法向规范化的制造系统发展;由微机电系统向与纳米技术结合的纳米微机电系统(Nano-MEMS)乃至纳机电系统(NEMS)发展。2003年人们发明了纳米马达,这正同1987年发明了微米马达一样,随之到来的是微机电系统的空前发展,纳米马达的发明标志着人们开始从认识纳米世界向改造纳米世界发展。

概括起来,目前国内微机电系统技术的应用,特别是在航天航空航海领域的应用,以下几个方面亟待发展。

(1)微机电系统设计工具:包括系统级设计与仿真、器件结构设计与优化、多物理场耦合分析、工艺版图设计与可视化,以及工艺和材料数据库等。

(2)微系统集成及其相关技术:微光机电系统,如硅微变形镜数组、光开关等;微型制导/导航系统,包括集成微型惯性测量组合( IMIMU );水声MEMS 技术,包括微传感器数组的动态网络监测系统;微型能源,包括长效微型电池;流体微机电系统,包括飞行器流动控制技术、微型智能结构的灵巧蒙皮技术等;射频微机电系统(RF-MEMS),包括微型伪卫星定位系统、智能灰尘、相控阵雷达等。

(3)微系统制造及相关技术研究包括表面微细加工、体微细加工以及高纵深比厚胶微细加工工艺技术,聚合物基MEMS技术;微系统接口与控制电路设计技术,微电子电路以及相应的CMOS工艺集成制造技术等。

(4)微系统检测术:包括微弱信号检测技术,微器件新型检测技术,微系统制造过程高效工艺检测技术和微系统功能标定和性能检测技术等。

此外,仿生为微机电系统技术提供了新的发展源泉,需要发展仿生微型灵巧结构及其制造、自组装及仿生制造技术以及基于微型仿生机械的新概念武器等。

另一方面,纳米技术的应用前景和深远影响也迫使各国致力于在纳米研究领域占有一席之地。从2000年10月1日起美国实施国家纳米技术规划,称“纳米技术将领导下一次工业革命”,并把其作为美国政府当前科技研究与开发的第一优先计划。2000年7月,美国国家科学技术委员会宜布实施纳米技术创新工程,2001年度用于纳米技术研究的专款约为5亿美元。日本及西方各发达国家也制定相关计划,投入巨资抢占纳米技术战略高地。日本设立纳米材料研究中。德国也把纳米技术列为新世纪科研创新的战略领域。我国政府对纳米技术也很重视,国际上纳米研究刚起步时,我国就紧跟国际水平,在科技部、国家自然科学基金委员会、教育部和中国科学院、国防科工委等有关部委支持下,先后在“攀登”计划、国家重大基础研究项目、基金委重大项目、科学院创新工程等项目立项,并在资金上对纳米研究给予支持。目前,我国已对纳米技术和纳米材料中的许多重大问题开展了广泛深入研究,取得了显著成效,提高了中国在纳米技术研究中的地位。

纳米机电系统是纳米技术的核心技术之一。它是微机电系统向更为微观领域

的发展,是用纳米技术由微观向宏观构造系统的技术。原子、分子操纵、纳米加工、分子自组装等新技术的突破为纳米机电系统的设计、制作和装配提供了技术基础。纳米机电系统的研究、发展将推动纳米技术的进步和在军事与国民经济中的应用水平。

2000年前后,NEMS随着纳米技术的飞速发展已经初见端倪,相对于MEMS 来说,NEMS具有更小的体积和更高的谐振频率及质量因子,在军事侦察、生物医疗等领域有着较好的应用前景。

纳米机电系统技术可应用在纳米信息系统和纳米攻击系统上。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,包括微型间谍飞行器、袖珍遥控飞机、“间谍草”、高性能敌我识别器、报警传感器和纳米卫星等。纳米攻击系统是运用纳米技术制造的微型智能攻击武器,主要用于微机器人电子失能系统、昆虫平台、“蚂蚁雄兵”、“机器虫”;纳米技术应用于军用灵巧蒙皮的研制,可变革传统的飞行器和水下航行器的功能结构,大大提高其隐身等性能,并有望实现智能行进系统。

近期,纳机电系统的发展主要应集中在:纳米机电系统与纳米机械;生物医学纳米技术(Biomedical Nano-technology),微/纳米尺度流体力学特性纳米机械、分子动力学以及分子装配技术,纳米尺度结构与力学行为。纳米微机电系统(Nano-MEMS)乃至纳米机电系统(NEMS)实现方法及技术典型纳米信息系统和纳米攻击系统原理与实现技术等。2.4 国内的基础性研究工作

我国的微机电系统研究工作起步于1989年。10 多年来,国家自然科学基金委员会、国家科技部、中国科学院、国家教育部、总装备部和地方立了10 余项与MEMS 相关的重点和重大课题以及若干面上课题,总投资约1 亿元人民币。目前,有教育部、中国科学院、电子工业部所属40 多个单位在开展MEMS 研究工作。如大连理工大学和中国科学院长春光学精密机械研究所、清华大学、中国科学院上海微系统研究所、香港理工大学、北京大学、上海交通大学、重庆大学、上海大学、中国科技大学、石家庄13 所、中国科学院电子所、中国科学院半导体所、哈尔滨49 所、南开大学、东南大学、复旦大学、西安交通大学、哈尔滨工业大学、广东工业大学、南京航空航天大学、北京航空航天大学、厦门大学、浙江大学、华中理工大学、中北大学、中国科学院高能物理研究所、中国科学院力学所、中国科学院物理所、成都23 所、沈阳仪器仪表研究所、华东师范大学等[8]。

在基础理论方面,开展了微运动学、微动力学、微摩擦学、微静力学、微管道流体力学、微传热学、换能理论和仿真等研究。

在材料方面,开展了微结构机械特性、形状记忆合金和压电材料的应用、薄膜材料的制备与特性等研究。

在工艺方面,开展了表面硅和体硅工艺、LIGA工艺、准LIGA工艺、激光LIGA 工艺、小机械加工工艺、放电加工工艺、化学三维成型工艺等研究。在元器件方面,开展了微齿轮、微弹簧、微针、微夹钳、静电微电机、压电微电机、电磁微电机、微泵、微阀门、微管道、微流量传感器、微压力传感器、微加速度传感器、微温度传感器、微气敏传感器、微生物传感器、微光电传感器、光纤传感器、微谐振器、微齿轮行星减速器、微光栅及微光学器件等研究。

在测试方面,开展了微机械运动参数测试仪、微静力矩测试仪、非接触式微扭矩测试仪、微摩擦实验台、微型干涉仪、显微立体成像系统等研究.在微系统方面,开展了微装配装置、生物细胞转基因微操作系统、微型光谱仪、基因芯片、微电泳芯片及细小管道微机器人等研究工作。

3. 聚合物微纳制造技术研究现状

聚合物是许多微纳米系统的基础材料,聚合物微纳系统是最有希望在近期实现实际应用的系统之一,聚合物微纳尺度制造科学与技术在微纳制造技术中占有及其重要的地位。聚合物微加工工艺除了LIGA 加工、准LIGA 加工、小机械加工、超声波加工、等离子体加工、激光加工、离子束加工、电子束加工和快速成形等工艺外,还包括注塑以及热压成型等。在此以热压成型及微注塑成型为例,对其制造工艺过程进行说明。

3.1 热压成型制造工艺

热压成形法(hot - embossing) [11] 成形微结构的主要工艺过程如下:在热压成型机上,将聚合物板材放置在带有微结构的模具上加热(略高于玻璃点转化温度Tg ) 使其软化,加压并保持一定的时间,然后在加压的条件下,将模具和芯片一起冷却至玻璃点转化温度之下脱模,就得到所需的微结构,在聚合物基片上制作出微通道。

由大连理工大学承担的“微流控芯片加工工艺与制造技术研究”在对聚合物微流控芯片的热压成形机理进行研究的基础上,用温度、压力、位置等制作工艺参数的变参数控制方法,实现了芯片微信道的精确复制和芯片热键合。为了适用大多数聚合物材料的微流控芯片的批量制作,课题组研制出了RYJ-II型热压成形机[12]。

3.2 微注塑成型制造工艺

随着微电子、微机械、微光学、介入医学等领域的发展,微型零件的需求量不断增加。微注射成形作为一种微成型工艺,具有制品材料、几何形状和尺寸适应性好、成本低、效率高,以及可连续化、自动化生产等一系列优点,因此越来越受到人们的重视,成为当前研究的热门课题[13,14]。

以微注塑成型为代表的聚合物微制造科学于技术的研发源于20世纪70年代,20世纪80年代,现代加工技术,尤其是微细加工技术不断发展,促进了微注塑成型机的成功研制和微型模具的制造,使得微注塑成型技术有了历史性的突破。1985年,世界上第一台专门用于加工微型塑件的注射装置Micromelt在德国问世后,其它国家紧随其后,先后开发出了各种不同类型的微注塑成型机,这为发展微注塑成型技术以及实际生产微小塑件都提供了强有力的支持和最有效的保证,微注塑成型技术进入了发展的黄金时期。

微注塑成型工艺是一门新兴先进制造技术,同传统的、常规的注射成型技术相比,其对成型材料、成型工艺及成型设备等方面都提出了不同要求[15]。

3.2.1 聚合物微结构注塑成型机

与传统注塑成型技术相比,微注塑成型技术对生产设备有许多特殊要求,主要表现为以下几个方面[16,17]:

(1) 高注塑速率:微注塑成型零件质量、体积微小,注塑过程要求在短时间内完成,以防止熔料凝固而导致零件欠注,因此成型时要求注塑速度高。传统的液压驱动式注塑机的注塑速度为200mm/s,电气伺服马达驱动式注塑机的注

塑速度为600mm/s,而微注塑成型工艺通常要求聚合物熔体的注塑速度达到800mm/s以上,利用聚合物熔体的剪切变稀原理,以高注塑速度降低熔体的黏度,使其顺利充填微尺度型腔。

(2) 精密注塑量计量:微注塑成型零件的质量仅以毫克计量,因此微型注塑机需要具备精密计量注塑过程中一次注塑的控制单元,其质量控制精度要求达到毫克级,螺杆行程精度要达到微米级。而传统注塑机通常采用直线往复螺杆式注塑结构,注塑控制量误差相对较大,无法满足微注塑成型的微量控制要求,对零件成型质量的影响较大。

(3) 快速反应能力:微注塑成型过程中注塑量相当微小,相应注塑设备的螺杆/柱塞的移动行程也相当微小,因此要求微型注塑机的驱动单元必须具备相当快的反应速度,从而保证设备能在瞬间达到所需注塑压力。

(4) 顶出装置:制品的尺寸达到微米级,所以传统的顶出装置不再适用,必须重新设计顶出装置,如利用精密垫片脱膜、吸附脱模等;

(5) 模温控制系统:制品精度要求高,收缩变形小,所以加热冷却需均匀迅速,成型周期要短,因此必须设计快速模温控制系统。

进入20 世纪90 年代,欧洲、日本和美国的一些公司与科研机构合作开发了各类型专用微注射成型机(通常锁模力< 15 t),目前国外主要设备供应厂商包括Arburg、Demag、Dr. Boy、Battenfeld、MCP、Babyplast、Nissei、Ettlinger、Ferromatik Milacron、Krauss Maffei、Juken、Nissei、Sumitomo和Fanuc等多家公司。在微注射成型机设计制造方面,目前国内还基本上为空白。

3.2.2 微注塑成型技术研究

目前,关于微注塑成型技术的研究还处于起步阶段。由于微型塑件其结构尺寸与体积极其微小,并且微注塑成型技术的研究涉及到许多相关技术领域,如微流变学、微传热学、微流体力学、聚合物的微观形态学等,加之各相关技术领域的理论与技术本身的研究也不够成熟,因此还没有形成能够指导微注塑成型的理论与方法,更不能简单地将传统的、宏观上的注塑成型理论与方法应用到微注塑成型中去。而随着微机械技术的迅猛发展,又迫切需要微型塑件或微注塑封装技术能在微机械系统中发挥重要作用,因此对微注塑成型技术的研究至关重要。其研究内容包括:

(1)微注塑成型基础理论研究;

(2)研究微注塑工艺参数对成型过程的影响;

(3)微注塑工艺参数及微注塑模具对高聚物制品质量的影响。

3.2.3 微注射模具设计

微型注塑模具作为微型塑件的成形工艺装备,其制造技术和发展水平,对微型塑件的成形质量至关重要。为了微注射成型工艺的进行,还需研究微型注塑制品模具的设计与制造技术、初步建立微注塑成型模具的设计准则、开发微型模具制造工艺。如:微注射成型模具的总体设计、浇注系统的设计、模具变温控制系统、脱模机构、排气系统等。

(1)微齿轮注射成型模具总体设计

为了使模具设计尽量简单,采用两板式单分型面标准模架,主流道在定模一侧,分流道和脱模机构设在动模一侧;其成型型腔采用镶块的形式装到动范本上。

(2)浇注系统的设计

浇注系统由主流道、分流道、浇口和冷料穴四部分组成,其中重点是浇口的设计。

(3)变模温控制系统

虽然微注射制品的体积小、重量轻,但流动阻力大,成型周期长,同时在注射成型时因模壁温度低于玻璃化转变温度,因此热由模壁带走导致塑料凝固形成冷凝层,从而导致充填不足,为此成型时所需的模温需要达到一定高温,帮助熔体流动,但高模温又使冷却周期增长。因此考虑采用变模温控制系统,在注射之前先将模温升高到可完全充填的温度,然后再注射成型,充填完成后再将模具温度降到凝固温度以下。

(4)脱模机构的设计

常规的推杆推出结构直接将推杆顶在制件的非重要面上,开模到一定距离时,注射机推出装置推动推杆将制品顶出。微构件注射模具脱模机构设计的难点在于型腔和型芯太小,不宜分开加工,只能设计成一个整体整合到一块小金属板上,这导致推杆不能直接顶在制件上,造成脱模困难。

(5)排气系统的设计

注射成型模具的排气系统一般是通过在分型面上开设排气槽的方法排气,但与传统排气槽的尺寸相比,微构件型腔尺寸过小,不能保证排气效果。采用抽真空排气系统能得到很好的排气效果,注射之前先对型腔进行预抽真空处理,然后伴随注射过程继续对型腔进行抽真空,以保证良好的排气效果。

3.2.3 微注射模具制造

微注塑模具的型腔需采用精密加工技术进行加工,除传统的微细电火花、慢走丝线切割等切削加工外,对局部微小尺寸用LIGA (包括光刻、电铸和塑铸三个主要工艺环节)加工技术进行加工。一般说来,采用UV-LIGA技术完成微型腔的加工,然后采用电火花放电加工方法完成流道和排气系统的加工,最后对分型面进行抛光和清洗等后续处理。

3.2.4 微/纳制品及微型腔的测试技术

微注射成型制品非常微小或者其微结构用肉眼都无法观察,因此其质量检测必须借助于仪器仪表,如用显微立体视觉系统测量微小物体尺寸及面积精度;用原子力显微镜测量微型腔表面性质等。

在聚合物微纳制造科学与技术领域,大连理工大学精密与特种加工教育部重点实验室在国内率先开展了微注塑成型机理及模具的研究。他们国家自然科学基金等项目的资助下,在进口微型注塑机上,开展了微注塑过程的流变、传热、充模等基础问题的研究[18-20]。中南大学在微纳构件注塑成型工艺等方面,也进行了一系列研究[21,22]。哈尔滨工业大学也进口了微型注塑机,开展微注塑成型工艺的研究。这些单位的研究[23],目前主要局限于材料在微注塑过程中的流变行为及传热特性等,较少涉及微注塑设备、控制等重要方面。

4. 展望

微米纳米技术是一门新兴的、多学科交叉的研究领域,汇集了电子、机械、材料、制造、检测,以及物理、化学和生物等不同学科新生长出来的微小和微观领域的科学技术群体,是科学技术创新思维的结果,极富挑战性。对微米纳米技术要采用创新的研究方法、多学科的综合集成、运用先进的检测和工艺手段以及不同的制造范例。在实际工作中要重视微米纳米技术相互之间的关联性,把微米纳米技术工作紧密结合起来开展,这有利于创新、有利于赢得机遇。同时研究设计工作必须与制造技术紧密相联系,这有利于微米纳米技术的结合,有利于它们相互促进。

MEMS/NEMS 可能会引发微型化的第二次技术革命,并将给工业与消费产品带来革命性的变化,改变人们生活的视野。针对关键零部件开发具有批量生产能力的微制造方法,在原有微加工方法的基础上,开发出可生产性能优良的微零件的更有效的新方法,并能实现批量生产,如微注塑、微挤出等。聚合物是许多微纳米系统的基础材料,聚合物微纳系统是最有希望在近期实现实际应用的系统之一,聚合物微纳尺度制造科学与技术在微纳制造技术中占有及其重要的地位。

柔性电子制造技术基础文献综述

胆甾型液晶(CLC)与ITO透明导电薄膜实现柔性显示 姓名:long 班级:机械设计制造及其自动化10XX班学号:U2010XXXXX 【内容摘要】最近各大智能手机厂商竞争越来越激烈,除手机之外各种可穿戴性智能终端也在不断发展。部分公司推出“柔性屏”(OLED)手机,其实只是屏幕有着固定的弧度的手机而已。随着技术的不断成熟,真正的柔性显示必将改变我们的生活。本文综合了各科学工作者的研究,对胆甾型液晶显示技术进行归纳和总结。采用 CLC 微胶囊产品制备的 PSCT 薄膜,并与ITO/PET透明电极结合,制备胆甾相液晶显示器件。在直流稳态电压驱动下,显示器件实现了反射式、双稳态、彩色显示效果。 【关键词】胆甾型液晶(CLC);柔性显示;微胶囊;ITO;TCO 1、胆甾型液晶显示技术 胆甾型液晶材料具有螺旋状结构和双稳态特性【1-3】,其近期的研究热点聚焦于反射式显示,逐渐成为电子纸等柔性显示技术的关键技术和材 料之一。肯特大学研究人员提出的聚合物稳定胆甾型液晶显示模式,改 善了胆甾型液晶的化学稳定性,推动了其在显示领域的应用【4-8】。 1.1胆甾型液晶显示技术的优势 作为一种反射式显示技术,胆甾型液晶显示可采用无源矩阵方式进行驱动,不需要背光源和偏振片。若需要获得彩色显示,可以通过添加不同螺距的旋光剂获得不同波长光的反射,而不需要彩色滤光片。 不管是传统的电子纸技术还是新型的OLED显示,都只能基于主动显示的特性进行产品应用环境的设计;但液晶由于自身不发光,因此可以设计为反射显示模式,这已经在普通液晶显示的产品中得以实现。反射模式使胆甾型液晶产品能够在室外及光线较强的环境下使用,而无需调高亮度,可以实现产品低功耗、长续航时间的使用【9】。 1.2胆甾型液晶显示研究 在胆甾相液晶显示过程中,如何形成稳定的多畴分布是实现双稳态显示的技术关键【10】。在SID2011会议上,台湾的C.Liang等发表了关于低成本、全彩色、低电压以无串扰驱动的胆甾型QVGA液晶显示器件,这是目前最新的研究成果之一【11】。为实现低成本的目标,C.Liang采用在柔性基板上以卷对卷(roll to roll)工艺进行器件制备,器件采用单层结构,如图1.2.1所示。 图1.2.1 在此之前,Y.A. Sha【12】等以聚合物体锚泊作用为基础,以聚合物体锚泊作用为基础,结合栅栏分散作用和聚合物致稳作用制备的柔性PSCT 显示器件。首先采用光聚合的方法得到规整的栅栏,然后将聚合物和液晶混合均匀后注入到栅

聚合物微纳制造技术现状及展望

聚合物微纳制造技术现状及展望 目录 聚合物微纳制造技术现状及展望 (1) 1、微纳系统的意义、应用前景 (1) 2、微纳机电系统国内外研究现状和发展趋势 (3) 3. 聚合物微纳制造技术研究现状 (9) 4. 展望 (11) 微/纳米科学与技术是当今集机械工程、仪器科学与技术、光学工程、生物医学工程与微电子工程所产生的新兴、边缘、交叉前沿学科技术。微/纳米系统技术是以微机电系统为研究核心,以纳米机电系统为深入发展方向,并涉及相关微型化技术的国家战略高新技术[1]。微机电系统(Micro Electro Mechani cal System, MEMS ) 和纳机电系统(Nano Electro Mechanical System, NEMS )是微米/纳米技术的重要组成部分,逐渐形成一个新的技术领域。MEMS已经在产业化道路上发展,NEMS还处于基础研究阶段[2]。 从微小化和集成化的角度,MEMS (或称微系统)指可批量制作的、集微型机构、微型传感器、微型执行器以及信号处理和控制电路,直至接口、通讯和电源等于一体的微型器件或系统。而NEMS(或称纳系统) 是90 年代末提出来的一个新概念,是继MEMS 后在系统特征尺寸和效应上具有纳米技术特点的一类超小型机电一体的系统,一般指特征尺寸在亚纳米到数百纳米,以纳米级结构所产生的新效应(量子效应、接口效应和纳米尺度效应) 为工作特征的器件和系统。图1给出了MEMS 和NEMS 的特征尺度、机电系统的尺度与相应的理论问题[2]。 图1 MEMS 和NEMS 的特征尺度、机电系统的尺度与相应的理论问题 1、微纳系统的意义、应用前景 由于微/纳机电系统是一门新兴的交叉和边缘学科,学科还处于技术发展阶段,在国内外尚未形成绝对的学科和技术优势;微/纳米技术还是一项支撑技术,它对应用背景有较强的依赖性,目前它的主要应用领域在惯导器件、军事侦察、通信和生物医学领域,以及微型飞机和纳米卫星等产品上。 (1)重要的理论意义和深远的社会影响

先进制造技术综述

先进制造技术综述 Prepared on 22 November 2020

先进制造技术产生的背景 摘要 随着科学的发展与技术的进步,先进的制造技术越来越成为在科技竞争中成功的一个重要条件。先进制造技术是制造业为了适应现代生产环境及市场的动态变化,在传统制造技术基础上通过不断吸收科学技术的最新成果而逐渐发展起来的一个新兴技术群。本文主要在社会经济发展、科学技术发展、可持续发展战略等几个方面分析了先进制造技术产生的背景。 关键词先进制造技术背景社会发展科学技术可持续发展 1 制造技术的进步与发展 制造技术 制造技术是制造业所使用的一切生产技术的总称,是将原材料和其它生产要素经济合理地转化为可直接使用的具有较高附加值的成品、半成品和技术服务的技术群[1][2]。制造技术的发展是由社会、政治、经济等多方面因素决定的。 制造技术的发展时期 ⑴工场式生产时期 18世纪后半叶,蒸汽机和工具机的发明,揭开了近代工业的历史,促成了制造企业的雏形——工场式生产的出现,标志着制造业以完成从手工作坊式向以机械加工和分工原则为中心的工厂式的艰难转变。 ⑵工业化规模生产时期 19世纪电气化技术的发展,开辟了电气化新时代,制造业得到了飞速发展,出现了大批量生产的局面。 ⑶刚性自动化发展时期 20世纪初内燃机的发明、泰勒科学管理方法的应用、福特公司的流水生产线,引起了制造业的革命,降低了生产成本。然而,这也仅仅适用于单一品种的大批量生产的自动化。 ⑷柔性自动化发展时期 二次大战之后,计算机、微电子、信息和自动化技术有了迅速的发展,推动了生产模式由中大批量生产向多品种小批量柔性生产自动化转变。期间形成了一批新型的柔性制造的技术,如数控技术(CNC)、FMC、FMS等。同时,现代化的生产管理模式开始应用到生产中,如JIT 、TQM 等。 ⑸综合自动化发展时期

5-第四章 自组装纳米制造技术_讲稿

[1]崔铮. 微纳米加工技术及其应用(第二版). 北京:高等教育出版,2009.5 [2]王国彪. 纳米制造前沿综述. 北京:科学出版社,2009.3 31引言 “自上而下”与“自下而上”纳米制造技术 当前的纳米制造技术广义上可分为“自上而下”和“自下而上”两类。 自上而下的方法是指从宏观对象出发,对宏观材料或原料进行加工,完成纳米尺度结构特征的制造。主要涉及的技术包括切割、刻蚀以及光刻等。“自上而下”的加工方式,其最小可加工结构尺寸最终受限于加工工具的能力:光刻工具或刻蚀设备的分辨能力等。 自下而上的方法是指从微观世界出发,通过控制原子、分子和其它纳米对象,制造期望的纳米结构、器件和系统。主要包括自组装和通过工具辅助对不同的纳米尺度对象进行纳米操作。上一讲介绍的原子、分子操纵即属于纳米操作。这一讲主要介绍自组装纳米制造技术。 自组装(self-assembly) 自组装是一个非常广义的概念,任何一种由独立个体自发地形成一个组织、结构或系统的过程都可以称之为自组装。它是通过各种类型的相互作用力将各种结构单元组织在一起的,是自然界中广泛存在的现象。 不同尺度的自组装系统 自组装系统的尺度范围广,可以是微观的、介观的或宏观的,小到原子核,大到宇宙天体,均存在广义上的自组装现象,如图。 静态自组装和动态自组装 自组装可分为两大类: 静态自组装(S)是指那种在全部或者局部范围内平衡的体系,它不需要消耗能量。在静态自组装中,形成有序的结构是需要能量的,但是组装结果处在能量极小或最小状态,一旦形成,它就非常稳定,目前大多数关于自组装的研究都是这一类型。如原子、离子和分子晶体,相分离和离子层状聚合物,自组装单层膜,胶质晶体,流体自组装等。 动态自组装(D)发生机制必须在系统消耗外界能量的情况下才能发生,一旦有能量的散失,形成的结构或系统中的各个单元之间就会有相互作用产生而被破坏。如生物细胞,细菌菌落,蚁群和鱼群,气象图,太阳系,星系等。动态自

建筑行业展望未来

建筑行业展望未来 中国建筑遮阳产品的发展起步于二十世纪90年代,随着我国国民经济的快速发展,上海的城市建设日新月异。上海第一幢全透明玻璃幕墙大厦----联谊大厦全部采用进口的垂直百叶窗帘遮阳后,国内一些企业纷纷引入国外遮阳产品,同时研发国内遮阳产品,生产各种窗帘成为一种发展趋势,遮阳行业也因此起步发展。 根据中华人民共和国国家标准(gb50189-2019)公共建筑节能设计标准和上海市人民政府2019年第50号令关于上海市建筑节能管理办法,为了降低建筑能耗,提高资源利用效率,要求新的建筑物必须采用建筑节能措施和使用遮阳产品。尤其是上海2019年将举办世博会,各种活动场馆的建造,对遮阳行业的发展带来了很好的发展机遇,发展前景十分广阔。然而,由于我国目前缺少遮阳产品标准、技术规范和管理制度等,严重影响了遮阳行业的发展。为此,本报告在我国广泛采用建筑节能措施和推广使用建筑遮阳产品的前景下,试图对行业的发展现状,存在的问题作调查研究,从中找出加强行业管理、规范市场的对策、措施和办法,以促进遮阳行业的健康发展。 一、行业发展现状:初始阶段。遮阳产品自古就有。但在改革开放之前,由于当时的中国是一个物质贫乏的社会,老百姓最基本的衣食住行的需求都无法完全满足,对于象遮阳这样更高一层的生活要求自然无从谈起,所以那时老百姓对遮阳的理解无非就是“一根铅丝一块布,挡住太阳就算数”,根本就没有科技、艺术和人文的概念。贫

困的经济、落后的观念和惨淡的生产经营,这些就是中国遮阳初始阶段的写照。那时,中国遮阳就象荒漠中难得一见的植物,没有人会意识到它有朝一日会发展成为一片绿洲。 萌芽阶段。80年代改革开放,春潮涌动,中国的社会经济突飞猛进,中国人的生活得到了极大改善。这时,老百姓对居住环境产生了新的要求,对遮阳也产生了新的认识。二十世纪八十年代中后期,塑料百叶窗帘和铝合金横百叶帘相继出现在中国市场,走进千家万户,中国遮阳行业开始闪现星星之火。但那时的遮阳生产还完全处于手工作坊模式:两三个人,凑四五百块钱,租二三十平米店面,一家窗帘店就开出来了。设备差,资金少,规模小,是当时的普遍状况。但无论如何,中国遮阳行业进入了萌芽阶段,那一颗颗幼小而倔强的绿芽,拉开了一个遮阳新时代的帷幕。 发展阶段。时间的车轮行进到了二十世纪九十年代初,黄浦江畔矗立起了上海第一幢玻璃幕墙大厦,联谊大厦。而更让从事遮阳业的人激动与兴奋的是,联谊大厦全部采用进口的垂直百叶帘。若干年后,可能很少有人会记得联谊大厦,但对于我们上海遮阳行业的同仁而言,这却是一个里程碑,因为从那以后,引入国外遮阳产品,研发国内产品,成为一股浩荡潮流。在上海、在中国,崭新的遮阳企业、商店雨后春笋般建立。垂直百叶帘、卷帘、木百叶帘等各种各样的遮阳产品风靡全国大中城市。二十世纪的最后十年,中国遮阳技术逐渐成熟,产业逐渐壮大,整个行业处于一个大发展的时期。成熟阶段。中国遮阳行业的发展始终和建筑业的发展紧密相关,同时也紧跟着国际

先进制造技术综述

先 进 制 造 技 术 综 述 学院:机械工程学院 专业:机械制造及其自 动化

《先进制造技术》试题 在课程学习和检索文献资料的基础上,撰写一份先进制造技术综述论文,包括以下具体内容: 1.绿色制造的关键技术。 2.超高速切削和超高速磨削技术,包括:超高速切削和超高速磨削的机理、关键技术和应用范围。 3.超周密加工技术,包括:超周密车削、超周密砂轮磨削、超周密砂带磨削、电泳磨削的加工原理、技术特点和应用范围。 4.特种加工,包括: (1)电火花成形加工、电火花线切割加工、电火花磨削加工、电火花表面强化等加工技术的加工原理与特点、应用范围。 (2)激光加工、电子束加工、离子束加工、水喷射加工等加工技术的加工原理、技术特点和应用范围。 5. 先进生产治理的技术,包括:敏捷制造、精益生产、智能制造等先进制造模式的定义、内涵、特点和关键技术等。 6.你自己对先进制造技术进展与创新历程的理解和观点。 答题要求: 1.论文包括题目、摘要、关键词、正文、结语、参考文献等部分。

2.论文正文字数许多于3000字,参考文献许多于30篇。 3.综述时应尽可能提供加工实例及其示图。 4.要按参考或引用的顺序列出文献资料的出处,并在引用处标注。 5.本试题页符在答卷上一并交回,提交试卷时,同时提交电子文档。 6.参照《西安科技大学学报》排版格式。试卷用A4纸,一级标题用黑体四号字,二级标题用仿宋体小四号字,行间距为1.5倍。 7.卷面不得雷同,否则不记成绩。

先进制造技术综述 摘要:本文通过大量列举典型的先进制造工艺和先进 的治理系统来介绍先进制造技术的进展现状及特点,其 中包括典型的先进制造工艺有:绿色制造技术、超高速 加工技术、超周密加工技术以及特种加工技术;典型的 先进治理系统有:敏捷制造、精益制造以及智能制造等 先进制造技术。文中分析了以上各种先进技术的加工原 理、技术特点、关键技术以及该技术的应用范围。最后, 阐述了本人对先进制造技术进展与创新历程的理解和 观点。 关键词:先进制造;绿色制造;超高速加工;超周密加 工;先进生产治理系统 0 引言 先进制造技术AMT(advanced manufacturing technology)是制造业不断汲取机械、电子、信息(计算机与通信、操纵理论、人工智能等)、能源及现代系统治理等方面的成果,并将其综合应用于产品设计、制造、检测、治理、销售、使用、服务乃至回收的全过程,以实现优质、高效、低耗、清洁和灵活生产,提高

微纳制造技术作业

问题:1、微机械制造材料大致分为几类而常用的制造微机电产品的材料有哪些,MEMS装置为何大多选用硅材料制造 2、纳米材料与常规的材料相比,有哪些优点 答:1、(1)微机械制造材料大致分为结构材料、功能材料和智能材料三大类。 (2)常用的制造微机电产品的材料有: a,结构材料:是以力学性能为基础,具有一定强度,对物理或化学性能也有一定要求,一般用于构造微机械器件结构机体的材料,如硅晶体。 b,功能材料:指那些具有优良的电学、磁学、光学、热学、声学、力学、化学、生物医学功能,特殊的物理、化学、生物学效应,能完成功能相互转化,主要用来制造各种功能元器件而被广泛应用于各类高科技领域的高新技术材料。如压电材料、光敏材料等。 c,智能材料:一般具备传感、致动和控制3个基本要素。如形状记忆合金、磁/电致伸缩材料、导电聚合物、电流变/磁流变材料等。 (3)由于硅材料具有众多优点,所以MEMS装置大多选用硅材料制造。 其优点如下:?? ①优异的机械特性:在集成电路和微电子器件生产中,主要利用硅的电学特性;在微机械结构中,则 是利用其机械特性。或者同时利用其机?械特性和电学特性,即具有机电合一的特性,便于实现机电器件的集?成化。? ②储量丰富,成本低。硅是地壳中含量最多的元素之一,自然界的硅元素通常以氧化物如石英(sio2) 的形式存在,使用时要提纯处理,通?常加工成为单晶形式(立方晶体,各向异性材料)? ③便于批量生产微机械结构和微机电元件。硅材料的制造工艺与基层电路工艺有很好的兼容性,便于 微型化、集成化和批量生产。硅的微细?加工技术比较成熟,且加工精度高,容易生成绝缘薄膜。? ④具有多种传感特性,如压电阻效应、霍尔效应。? ⑤纯净的单晶硅呈浅灰色,略具有金属性质。可以抛光加工,属于硬脆材料,热传导率较大,对温度 敏感。 2、纳米材料内部粒子的尺寸减小到纳米量级,将导致声、光、电、磁、热性能呈现新的特性。对纳米体 材料,可以用“更轻、更高、更强”这六个字来概括。 ①“更轻”是指借助于纳米材料和技术,可以制备体积更小性能不变甚至更好的器件,减小器件的体

建校十周年庆活动方案

建校十周年庆活动方案 十年的历程,十年的拼搏,十年的辉煌,×××学院走过了十年的风雨,迎来了十年的华诞。为了丰富校园文化生活,展示校园文化建设成果,对外加大宣传,对内加强团结,重新描绘×××学院的宏伟蓝图,续写灿烂的新篇章,拟定于20XX年3月10日举办建校10周年庆典活动。为了确保校庆各项筹备工作的顺利开展,特作如下方案。 1、通过本次校庆活动,总结我校发展的历史经验,展示我校育人成果,进一步明确学校发展方向,也加强广大校友之间的联系,增进和寻求社会各界对学校的了解和支持,提升学校在社会的认知度和美誉度。 2、通过本次活动的规模效应,营造"校园文化"氛围,激励和鼓舞全校师生员工的热情,加强学生对学校的了解与认识,形成荣誉感和自豪感。同时也促进学校在新时期各项工作健康、快速发展。 3、借助本次活动,发扬以史为鉴,展望未来,本着"展示成就、扩大影响、凝聚力量、促进发展"的原则。 4、通过十周年的校庆活动提高学生的组织能力,沟通能力。 (一)启动阶段(20XX年3月——20XX年10月) 1)、成立校庆筹备领导机构和工作机构。

校庆筹备委员会 名誉主任:×××、××× 主任:×××、 副主任:×××、×××、××× 下设校庆活动办公室 主任:××× 2)、研究确定校庆日和校庆规范名称。 校庆时间:20XX年3月10日 校庆规范名称:今天是你的生日——我的母校 3)、召开各工作组组长会议,各小组选定工作人员。 4)、各组根据工作职责提出工作方案报校庆领导小组审定。 5)、在校内外营造迎校庆氛围,发布致校友的一封信。 6)、启动校庆活动经费筹集工作。 7)、研究确定规划项目和校园景观项目。 8)、充实完善校园文化建设,设计好校徽、校歌,校训,校风、教风、学风方案。 9)、完成校庆筹备领导小组确定的其它任务。 (二)筹备阶段(20XX年10月——20XX年1月) 1、建立各地校友联络站,设立校友网站,编辑《校友通讯录》。 2、编佣×××学院校史》、十年校庆纪念册,编辑《校

先进制造技术结课论文

先进制造技术课程论文 学院:机电学院 专业:机械设计制造及其自动化 姓名: 学号: 2014年4月20

自动化立体仓库的基本设施与特点 摘要:自动化立体仓库又称自动化高架仓库和自动存储系统。它是一种基于高层货架、采用电子计算机进行控制管理、采用自动化存储输送设备自动进行存取作业的仓储系统。自动化立体仓库是实现高效率物流和大容量的关键系统,在自动化生产和商品流通中具有举足轻重的作用。 自动化立体仓库系统最早在美国诞生。20世纪50年代初美国开发了世界上第一个自动化立体仓库,并在60年代即采用计算机进行自动化立体仓库的控制和管理。日本在1967年制造出第一座自动化立体仓库,并在此后的20年间使这一技术得到广泛应用。进入20世纪80年代,自动化立体仓库在世界各国发展迅速,使用的范围涉及几乎所有行业。 关键字:自动化;立体仓储;发展;高效率; 正文: 一、自动化立体仓库的概述 (一)、自动化立体仓库的发展 随着现代工业发展的发展,柔性制造系统、计算机集成制造系统和工厂自动化对自动化仓库提出更高的要求,搬运存储技术要具有更可靠更实时的信息,工厂和仓库中的物流必须伴随着并行的信息流。无线数据通信、条形码技术和数据采集越来越多的应用于自动化立体仓库系统。 在自动化立体仓库发展过程中,经历了自动化、集约化、集成化和智能化几个发展过程。自动化时期主要在20世纪60到70年代,随着计算机技术的发展,自动化立体仓库得到了迅猛发展。在1967到1977年 10年中,日本建设超过了8000套自动化立体仓库系统。集约化发展是伴随大规模生产需求而发展的。其 规模曾经发展到超过100个巷道,货位数超过20万个。但事实表明,大型自动化立体仓库系统已不再是发展方向。美国Hallmark公司安装的多达120个巷道的系统已经达到巅峰。为了适应工厂发展的新趋势,出现了规模更小,反应速度更快,用途更广的自动化仓库系统。它结合先进的控制技术,应用到分段输送和按预定线路输送方面保持了高度的柔性和高生产率,满足了工业库存搬运的需要。儿大规模的立体仓库系统一般应用于大型配送中性。集成化的标志是随着信息系

现代机械制造技术论文综述

现代机械制造技术论文 摘要 随着科学技术的发展,现代机械制造技术已不单单指加工过程的工艺方法,而是横跨多个学科、包含了从产品设计、加工制造、到产品销售、用户服务等整个产品生命周期全过程的所有相关技术,涉及到设计、工艺、加工自动化、管理以及特种加工等多个领域,并逐步融合与集成。本论文简单介绍了现代机械制造技术中的特种加工技术、精密加工和超精密加工技术、计算机辅助设计与制造技术等。 关键词:特种加工技术;精密加工和超精密加工技术;计算机辅助设计与制造技术;

目录 现代机械制造技术论文 (1) 摘要 (1) 1 现代制造技术介绍 (3) 1.1 现代制造技术的体系结构 (3) 1.2现代制造技术的分类 (3) 2 特种加工 (4) 2.1 特种加工概述 (4) 2.2 电火花加工(EDM) (4) 2.3电解加工 (5) 2.4 超声波加工 (6) 2.5 激光加工 (6) 3 精密加工和超精密加工 (7) 3.1 精密、超精密加工的概念 (7) 3.2 精密加工和超精密加工的工艺特点 (7) 4 计算机辅助设计与制造技术 (8) 4.1 CAD/CAM基本概念 (8) 4.2 CAD/CAM系统的工作过程 (8)

1 现代制造技术介绍 1.1 现代制造技术的体系结构 现代制造技术所涉及的学科较多,所包含的技术内容较为广泛,1994年美国联邦科学、工程和技术协调委员会将现代制造技术分为三个技术群:主技术群、支撑技术群和制造技术环境。这三个技术群体相互联系、相互促进,组成一个完整的体系,每个部分均不可缺少,否则就很难发挥预期的整体功能效益。 1.2现代制造技术的分类 根据现代制造技术的功能和研究对象,可将现代制造技术归纳为以下几个方面。 1、现代设计技术 现代设计技术是根据产品功能要求,应用现代技术和科学知识,制定方案并使方案付诸实施的技术。现代设计技术包括:计算机辅助设计、性能优良设计基础技术、竞争优势创建技术、全寿命周期设计、可持续发展产品设计、设计试验技术等。 2、现代制造工艺技术 现代制造工艺技术包括精密和超精密加工、精密成形与特种加工技术等几个方面。 3、制造自动化技术 制造自动化是指用机电设备工具取代或放大人的体力,甚至取代和延伸人的部分智力,自动完成特定的作业,包括物料的存储、运输、加工、装配和检验等各个生产环节的自动化。制造自动化技术设计数控技术、工业机器人技术和柔性制造技术,是机械制造业最重要的基础技术之一。 4、先进生产制造模式和制造系统 先进生产制造模式和制造系统是面向企业生产全过程,是将现代信息技术与生产技术相结合的一种新思想、新哲理,其功能覆盖企业的市场预测、产品设计、加工制造、信息与资源管理直到产品销售和售后服务等各项活动,是制造业的综合自动化的新模式。

微细加工技术概述及其应用

2011 年春季学期研究生课程考核 (读书报告、研究报告) 考核科目:微细超精密机械加工技术原理及系统设计学生所在院(系):机电工程学院 学生所在学科:机械设计及理论 学生姓名:杨嘉 学号:10S008214 学生类别:学术型 考核结果阅卷人

微细加工技术概述及其应用 摘要 微细加工原指加工尺度约在微米级范围的加工方法,现代微细加工技术已经不仅仅局限于纯机械加工方面,电、磁、声等多种手段已经被广泛应用于微细加工,从微细加工的发展来看,美国和德国在世界处于领先的地位,日本发展最快,中国有很大差距。本文从用电火花加工方法加工微凹坑和用微铣削方法加工微小零件两方面描述了微细加工技术的实际应用。 关键词:微细加工;电火花;微铣削 1微细加工技术简介及国内外研究成果 1.1微细加工技术的概念 微细加工原指加工尺度约在微米级范围的加工方法。在微机械研究领域中,从尺寸角度,微机械可分为1mm~10mm的微小机械,1μm~1mm的微机械,1nm~1μm的纳米机械,微细加工则是微米级精细加工、亚微米级微细加工、纳米级微细加工的通称。广义上的微细加工,其方式十分丰富,几乎涉及现代特种加工、微型精密切削加工等多种方式,微机械制造过程又往往是多种加工方法的组合。从基本加工类型看,微细加工可大致分为四类:分离加工——将材料的某一部分分离出去的加工方式,如分解、蒸发、溅射、切削、破碎等;接合加工——同种或不同材料的附和加工或相互结合加工方式,如蒸镀、淀积、生长等;变形加工——使材料形状发生改变的加工方式,如塑性变形加工、流体变形加工等;材料处理或改性和热处理或表面改性等。微细加工技术曾广泛用于大规模集成电路的加工制作,正是借助于微细加工技术才使得众多的微电子器件及相关技术和产业蓬勃兴起。目前,微细加工技术已逐渐被赋予更广泛的内容和更高的要求,已在特种新型器件、电子零件和电子装置、机械零件和装置、表面分析、材料改性等方面发挥日益重要的作用,特别是微机械研究和制作方面,微细加工技术已成为必不可少的基本环节。 现代微细加工技术已经不仅仅局限于纯机械加工方面,电、磁、声等多种手段已经被广泛应用于微细加工,微细超精密加工的主要方法如下: 微细电火花加工技术的研究起步于20世纪60年代末,是在绝缘的工作液中通过工具电极和工件间脉冲火花放电产生的瞬时、局部高温来熔化和汽化蚀除金属的一种加工技术。由于其在微细轴孔加工及微三维结构制作方面存在的巨大潜力和应用背景,得到了

纳米科学与微纳制造》复习材料.docx

《纳米科学与微纳制造》复习材料1、纳米材料有哪些危害性? 答:纳米技术对生物的危害性: 1)在常态下对动植物体友好的金,在纳米态下则有剧毒; 2)小于 100nm的物质进入动物体内后,会在大脑和中枢神经富集,从而影响动物的正常生存; 3)纳米微粒可以穿过人体皮肤,直接破坏人体的组织及血液循环。 2、什么是纳米材料、纳米结构? 答:纳米材料:纳米级结构材料简称为纳米材料,是指组成相或晶粒结构的尺寸介于1nm~100nm范围之间,纳米材料大致可分为纳米粉末、纳米纤维、纳米膜、纳米块体等四类。 纳米材料有两层含义: 其一,至少在某一维方向,尺度小于 100nm,如纳米颗粒、纳米线和纳米薄膜,或构成整体材料的结 构单元的尺度小于 100nm ,如纳米晶合金中的晶粒 ; 其二,尺度效应:即当尺度减小到纳米范围,材料某种性质发生神奇的突变,具有不同于常规材料的、优异的特性量子尺寸效应。 纳米结构:以纳米尺度的物质为单元按一定规律组成的一种体系。 3、什么是纳米科技? 答:纳米科技是研究在1-100nm 内,原子、分子和其它类型物质的运动和变化的科学;同时在这一尺度范围内对原子、分子进行操纵和加工的技术。 4、什么是纳米技术的科学意义? 答:纳米尺度下的物质世界及其特性,是人类较为陌生的领域,也是一片新的研究疆土在宏观和 微观的理论充分完善之后,再介观尺度上有许多新现象、新规律有待发现,这也是新技术发展的 源头;纳米科技是多学科交叉融合性质的集中体现,我们已不能将纳米科技归为任何一门传统的 学科领域而现代科技的发展几乎都是在交叉和边缘领域取得创新性的突破的,在这一尺度下,充满了原始创新的机会因此,对于还比较陌生的纳米世界中尚待解释的科学问题,科学家有着极大 的好奇心和探索欲望。 5、纳米材料有哪 4 种维度?举例说明 答:零维:团簇、量子点、纳米粒子 一维:纳米线、量子线、纳米管、纳米棒

机械工程学科前沿技术综述说课讲解

机械工程学术前沿技术综述 摘要:最近几年,我国机械工程学科在各大领域内取得了一系列突破性进展和原创性成果,为繁荣的经济建设提供了大量的理论方法和实践经验,对世界产生了重要的影响。本文针对当前机械工程领域的发展现状,综述了其重要进展和成果,并对我国机械工程的发展趋势进行了展望。 关键词:机械工程,学术,前沿,综述 1 引论 总的来说,机械工程是一门与机械和动力生产有关的工程学科,它以有关的自然科学和技术科学为理论基础,结合生产实践中的技术经验,研究和解决在开发、设计、制造、安装、运用和修理各种机械中的全部理论和实际问题。 我国机械工程学科包含以下几个方面机械制造及其自动化机械电子工程机械设计及理论车辆工程和仿生技术。机械工程的服务领域广阔而多面,凡是使用机械、工具,以至能源和材料生产的部门,无不需要机械工程的服务。概括说来,现代机械工程有五大服务领域:研制和提供能量转换机械;研制和提供用以生产各种产品的机械;研制和提供从事各种服务的机械;研制和提供家庭和个人生活中应用的机械;研制和提供各种机械武器。 传统机械的发展经历了从制造简单工具到制造由多个零件、部件组成的现代机械的漫长过程。机械工程以增加生产、提高劳动生产率、提高生产的经济性为目标来研制和发展新的机械产品。随着世界的进步、国家的需求和学科的发展,机械工程科学的发展出现了以下显著特点和趋势:一方面,高技术领域如光电子、微纳系统、航空航天、生物医学、重大工程等的发展,要求机械与制造科学向这些领域提供更多更好的新理论、新方法和新技术,因而出现和发展着微纳制造、仿生及生物制造、微电子制造等制造科学新领域;另一方面,随着机械与制造科学与信息科学、生命科学、材料科学、管理科学、纳米科学技术的交叉,除了推动着机构学、摩擦学、动力学、结构强度学、传动学和设计学的发展外,还产生和发展着仿生机械学、纳米摩擦学、制造信息学、制造管理学等新的

【2020高考作文预测】以史为鉴 正视人生【刘希国】

【2020高考作文预测】以史为鉴正视人生 【阅读下面材料,根据要求写一篇文章。】 (1)、“人类唯一能从历史中吸取的教训就是,人类从来都不会从历史中吸取教训。——黑格尔(德国哲学家) (2)、“秦人不暇自哀,而后人哀之;后人哀之而不鉴之,亦使后人而复哀后人也。”——杜牧《阿房宫赋》 读了上述材料,不知你有怎样的感谢?请围绕生活感悟或社会事件,写一篇不少于800字的作文。 要求:(1)题目自拟,文体自选,立意自定;(2)不得抄袭或套作,正确使用标点符号。 【写作点拨】这是由两则材料组成的作文题,其中心是人类面对“历史教训”的态度。黑格尔认为,很多发生在人类身上的历史教训,一次又一次,但人类从不去吸取,从而成为“人类教训”。杜牧认为,秦人的灭亡的历史教训,做为宋人应当吸取,不能让后人来哀叹自己。综合两则材料,不难看出在审题时,要围绕对待“历史教训”的不同态度展开分析。在立意上,可以分析历史教训与人类发展的关系,从“正视历史,展望未来”角度思考;可以提醒人类,要善于总结历史,提高看待问题的能力出发,从“回望过去,正视人生”角度思考;可以面对历史教训的态度与人类发展的关系角度,从“正视教训反省自视”角度思考。 【学生作文一】

直视自我方能成功 看旧事,谈前人,最终会在安稳繁荣的环境中渐渐遗忘;鉴教训,忆经验,最终会在努力拼搏的实践中获得成功。游走在车马喧嚣的大街上,静候在人群拥挤的车站旁。你会看到形形色色的人,举手投足间皆透露出他们的个性很多时候,我们习惯了匆匆一瞥,因为事不关己。 左手托起一本厚重的史书,右手轻举一杯芬香的茶水。读时,心情跌宕起伏,时而激昂,时而悲壮,时而愤懑。读后,对人物加以评价,喟叹不已,最终回归平静,仅仅是在生活的汪洋里荡起小小的涟漪。 看似平行的人或事,可能会是我们生活路上的指导;看似年代已久的史书,可能蕴含着治国之道。人们能看到他人身后,却很难看到自己的后背。就好像人们总是能轻易的看到他人的不足,不时还会冷嘲热讽,却没有看到自身与他人的相似点。我们要做的,应该是寻找“镜子”,通过他人看到自己的缺点,从他人失败的的经历里看到教训,从他人成功的经验里看到启发,才能实现人生梦想。 普通人只想到如何度过时间,有才能的人设法利用时间。普通人仅仅是从他人身上看到、受到启发,而有才能的人却已经在行动的路上了。越快起飞,就能越早地体会飞翔的快乐,如果只是躺着想想,终是黄粱美梦一场空。不要让之前细致观察成为笑话,不要让之前的有感而发随时间沉淀,实际行动比任何优美、慷慨的话语都更强有力! 翻阅历史古籍,历史上有几位“有名”的暴君。夏朝的桀王,商朝的纣王,秦朝的嬴政。难道纣王不知道夏朝桀王的下场吗?难道秦始皇不知道夏、商的灭亡原因吗?不,他们都十分清楚,只是他们恰逢好时,安于现状,逐渐将前人留下的经验教训抛之脑后。纵观历史,我们就能发现,最昏庸无能的皇帝往往是在朝代晚期出现的,统一繁荣的王朝总是更能让君王迷失自己,沉迷享乐。 鲁迅先生说:“人们因为能忘却,所以自己能逐渐的脱离了受过的苦痛,也因为能忘却,所以照样再犯前人的错误。”人类的记忆是最会偷懒的了,一不小心就让我们步入他人后尘。在这个和平发展的时代,我们被提醒要牢记“勿忘国耻,振兴中华”,坚持人民是国家的主人,我们要牢记“满招损,谦得益”。这些都是历史留给后人的宝贵财富,我们怎能不铭记于心,借鉴历史,付诸实际行动? 只能够看到,却无视前人走过的布满荆棘的路,弄一身伤痕是可悲可怜的;够看到荆棘坎坷,驻足观看一番,最终离去的人是可惜的;真正成功的人,必定是敢于直视自我,绕荆棘走捷径,到达成功彼岸。

以史为鉴,勿忘国防

以史为鉴,勿忘国防 大家好,我演讲的题目是:“以史为鉴,勿忘国防”。 尽管已经远离了金戈铁马饮水河,尽管已经用不着再醉里挑灯看剑,尽管现在我们已经意气风发走近新时代。可是,朋友,在你的心中是否还有着一片绿色呢?这绿色是硝烟散尽后对阳光的述说,这绿色是悬挂在和平年代耳边的警钟,这绿色是流动在二十一世纪中国版图上吉祥的风——国防。 我们每个人都有着自己的美好愿望和宏伟蓝图,可是罪恶的子弹还在威胁着一些国家和地区,甚至威胁到全世界的和平。我国的周边也并不太平,日本在钓鱼岛问题上日渐猖狂,南中国海的黄岩岛等诸多岛屿屡屡受到威胁,越南船只屡撞中国渔船,中国的领土主权受到来自各周边国家的现实威胁。现在,人民军队担负的保家卫国的重任提升到了前所未有的高度。可以说,没有国防,就不会有和平稳定的发展局面;没有国防,人民的生命财产就无法得到保障。 在我心中,国防是一个国家的根本,国防事业是每个中国人都应引以为豪的崇高事业,而从事国防事业的军人是我们最值得尊敬,最可爱的人。社会繁荣富强,人民的幸福安康,全靠我们有一支听党指挥,值得信赖的人民军队,有一支无比强大的国防力量。伟大领袖的毛主席曾经说过:“枪杆子里面出政权。”历史

的教训,启迪着我们,国防弱,则会受到侵略铁骑的贱踏。爱国的故事不老,爱国的丰碑永存!人民英雄纪念碑的矗立,使一个民族挺起了它新的脊梁。 甲午海战的硝烟还在中国的海上弥散,从鸦片战争、中法战争到中俄战争,从《南京条约》、《北京条约》到《马关条约》,从“支那”、“猪仔”、“东亚病夫”到“华人与狗不得入内”,一段段屈辱史让我们铭记,因为国弱,遭受侵略,使一个民族低下骄傲的头颅,留下辛酸的泪水。国败,则家散;国盛,则家兴。国家于小家,如土地与蓬草,没有土地的庇护,蓬草会随风飘零,无依无靠,国于家,是无比重要的存在。 前事不忘,后事之师。历史的兴衰更替,时间的斗转星移,苦难的日子已然模糊,但于苦难中炼就的精神历久弥新。历史使我们铭记国强则民富,国在则家在,国兴则家兴,国亡则家亡。历史将所有的屈辱融于我们的血液,用热血将它洗涤;历史将所有的精神镌刻于我们的骨髓之中,历经成长在每一代人心中生根发芽。 铭记历史,展望未来。历史不是话剧,无法重演。未来却可以现在来创造。如今的祖国正在崛起,以腾飞的经济、以强大的军事,以团结的人民令世界瞩目,让世界记住在亚洲东方,一条沉睡的巨龙已经苏醒,它正以新型大国姿态屹立于世界民族之林。我们是祖国强大的见证者,革命前辈们在贫脊的大西北工作

数字化制造技术综述

机电1102 学号 3110304040 文豪 数字化制造技术综述 什么是数字化制造技术?用专业的语句回答就是在数字化技术和制造技术融合的背景下,并在虚拟现实、计算机网络、快速原型、数据库和多媒体等支撑技术的支持下,根据用户的需求,迅速收集资源信息,对产品信息、工艺信息和资源信息进行分析、规划和重组,实现对产品设计和功能的仿真以及原型制造,进而快速生产出达到用户要求性能的产品整个制造全过程,我们将之称之为数字化制造。 而通俗的解释就是数字化就是将许多复杂多变的信息转变为可以度量的数字、数据,再以这些数字、数据建立起适当的数字化模型,把它们转变为一系列二进制代码,引入计算机内部,进行统一处理,这就是数字化的基本过程。计算机技术的发展,使人类第一次可以利用极为简洁的“0”和“1”编码技术,来实现对一切声音、文字、图像和数据的编码、解码。各类信息的采集、处理、贮存和传输实现了标准化和高速处理。数字化制造就是指制造领域的数字化,它是制造技术、计算机技术、网络技术与管理科学的交叉、融和、发展与应用的结果,也是制造企业、制造系统与生产过程、生产系统不断实现数字化的必然趋势,其内涵包括三个层面:以设计为中心的数字化制造技术,以控制为中心的数字化制造技术和以管理为中心的数字化制造技术。 数字化制造技术有何意义和作用呢?事实上,它可以精确地预测和评价产品的 1产品的可制造性、加工时间、制造周期、生产成本、零件的加工质量、产品质量。 2.制造系统运行性能零件和产品的可制造性分析。 3.生产规划与工艺规划的评价与确认。 4.敏捷企业和分散化网络生产系统中合作伙伴的选择。 5.生产过程和制造系统设计与优化网上制造资源的查询与优选低成本的人员培训工具。 数字化制造的历史并不长久,事实上从诞生到如今,数字化制造只有六十多年的历史。1952年,美国麻省理工学院首先实现了三坐标铣床的数控化,数控装置采用真空管电路。数控技术的出现代表了数字化制造的正式诞生。随后经过一系列发展进步,从十九世纪八十年代至今,CAD/CAM一体化三维软件大量出现,如:CADAM,CATIA,UG,I-DEAS,Pro/E,ACIS,MASTERCAM等,并应用到机械、航空航天、汽车、造船等领域,数字化技术达到了空前繁荣的状态。 数字化制造主要分为8个部分,分别是 CAD---计算机辅助设计,CAE---计算机辅助工程分析,CAM---计算机辅助制造,CAPP---计算机辅助工艺规划,PDM---产品数据库管理,ERP---企业资源计划,RE---逆向工程技术,RP---快速成型。 其中,CAD在早期是英文Computer Aided Drawing (计算机辅助绘图)的缩写,随着计算机软、硬件技术的发展,随后,人们逐步的认识到单纯使用计算机绘图还不能称之为计算机辅助设计。于是CAD的缩写由Computer Aided Drawing 改为 Computer Aided Design,CAD也不再仅仅是辅助绘图,而是协助创建、修改、分析和优化的设计技术。 CAE (Computer Aided Engineering)通常指有限元分析和机构的运动学及动

MEMS技术发展综述

MEMS技术发展综述 施奕帆04209720 (东南大学信息科学与工程学院) 摘要:对于MEMS技术进行简要的介绍,了解其诞生与发展,所涉及的学科领域,目前的研究成果以及在生活、军事、医学等方面的应用。目前MEMS在我国的发展已取得一定成果,在21世纪可以有更大的突破,其未来在材料、工艺、微器件、微系统方面也具有巨大的发展空间。 关键词:MEMS、传感器、微制造技术 一、MEMS简介 微机电系统(micro electro mechanical system,MEMS)是在微电子技术基础上发展起来的多学科交叉的前沿研究领域,其起源可以追溯到20世纪50~60年代,最初贝尔实验室发现了硅和锗的压阻效应,从而导致了硅基MEMS传感器的诞生和发展。在随后的几十年里,MEMS得到了飞速发展,1987年美国加州大学伯克利分校研制出转子直径为60~120/μm的硅微型静电电机;1987~1988年,一系列关于微机械和微动力学的学术会议召开,所以20世纪80年代后期微机电系统一词就渐渐成为一个世界性的学术用语,MEMS技术的研究开发也成为一个热点,引起了世界各国科学界、产业界和政府部门的高度重视,经过几十年的发展,它已

成为世界瞩目的重大科技领域之一。 二、MEMS涉及领域及作用 MEMS技术涉及电子工程、机械工程、材料工程、物理学、化学以及生物医学等学科。MEMS开辟了一个新的技术领域,它的研究不仅涉及元件和系统的设计、材料、制造、测试、控制、集成、能源以及与外界的联接等许多方面,还涉及微电子学、微机构学、微动力学、微流体学、微热力学、微摩擦学、微光学、材料学、物理学、化学、生物学等基础理论 三、MEMS器件的分类及功能 目前,MEMS技术几乎可以应用于所有的行业领域,而它与不同的技术结合,往往会产生一种新型的MEMS器件。根据目前的研究情况,除了进行信号处理的集成电路部件以外,MEMS内部包含的单元主要有以下几大类: (1)微传感器: 主要包括机械类、磁学类、热学类、化学类、生物学类等。其主要功能是检测应变、加速度、速度、角速度(陀螺)、压力、流量、气体成分、湿度、pH值和离子浓度等数值,可应用于汽车、航天和石油勘探等行业。

我国先进制造技术发展概述

我国先进制造技术发展概述 摘要:简要介绍了先进制造技术的结构体系、分类、特点,以及我国先进制造技术的概况,详细阐述了先进制造技术的发展趋势,指出了我国先进制造技术与先进国家相比所存在的差距,并提出了相应的解决措施。 关键词:先进制造技术;发展趋势;概述 Abstract:Briefly introduced the structure system,the classification, and the characteristic of Advanced Manufacturing Technology and the survey of our country,elaborated the trend of development in detail.And pointed out the disparity between our country and the advanced countries,and proposed the corresponding solution measure. Key words:Advanced manufacturing technology;Trend of development;Survey; 1.引言 制造业是现代国民经济和综合国力的重要支柱,其创造了国民生产总值1/3,工业生产总值的4/5,提供了国家财政收入的1/3。由此可见,制造技术的水平将对一个国家的经济实力和科技发展的水平产生重要的影响。制造技术尤其是先进制造技术将主宰一个国家的命运,因而,各国政府都非常重视先进制造技术的研究和发展。先进制造技术AMT(advanced manufacturing technology)是制造业不断吸收机械、电子、信息(计算机与通信、控制理论、人工智能等)、能源及现代系统管理等方面的成果,并将其综合应用于产品设计、制造、检测、管理、销售、使用、服务乃至回收的全过程,以实现优质、高效、低耗、清洁和灵活生产,提高对动态多变的产品市场的适应能力和竟争能力的制造技术的总称。先进制造技术源于20世纪80年代的美国,是为提高制造业的竞争力和促进国家经济增长而提出。同时,以计算机为中心的新一代信息技术的发展,推动了制造技术的飞跃发展,逐步形成了先进制造技术的概念。近年来,随着科学技术的不断发展和学科间的相互融合,先进制造技术迅速发展,不断涌现出新技术、新概念。例如:成组技术(GT)、精益生产(LP)、并行工程(CE)、敏捷制造(AM)、快速成型技术(RPM)、虚拟制造技术(VMT)等。先进制造技术是发展国民经济的重要基础技术之一,对我国的制造业发展有着举足轻重的作用。尤其在经济全球化条件下,随着国际分工的深化,出现国际产业大转移、制造业布局大调整的趋势。其中广泛采用先进制造技术和先进制造模式,是当今国际制造业发展的突出现象。以制造业快速发展为标志的工业化阶段,是经济发展的必经阶段。把握先进制造业的发展趋势,借鉴有益的国际经验对于我国实施“十二五”发展战略,推动制造业转型升级,具有重要的现实意义。 2.先进制造技术概述 2.1先进制造技术的体系结构及分类 先进制造技术是系统的工程技术,可以划分为三个层次和四个大类。 三个层次:一是优质、高效、低耗、清洁的基础制造技术。这一层次的技术是先进制造技术的核心,主要由生产中大量采用的铸造、锻压、焊接、热处理、表面保护、机械加工等基础工艺优化而成。二是新型的制造单元技术。这是制造技术与高技术结合而成的崭新制造技术。如制造业自动化单元技术、极限加工技术、质量与可靠性技术、新材料成型与加工技术、激光与高密度能源加工技术、清洁生产技术等。三是先进制造的集成技术。这是运用信息技术和系统管理技术,对上述两个层次进行技术集成的结果,系统驾驭生产过程中的物质流、能量流和信息流。如成组技术(CT)、系统集成技术(SIT)、独立制造岛(AMI)、计算机集成制造系统(CIMS)等。 四个大类:一是现代设计技术,是根据产品功能要求,应用现代技术和科学知识,制定方案并使方案付诸实施的技术。它是门多学科、多专业相互交叉的综合性很强的基础技术。现代设计技术主要包括:现代设计方法,设计自动化技术,工业设计技术等;二是先进制造

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