纳米压印加工技术发展综述
１引论
随着科技的进步和发展，人们从理论和实验研究中发现，当许多材料被加工为具有纳米尺度范围（通常在ｌＯｏ纳米以下）的形状时，会呈现出与大块材料完全不同的性质。这些特异的性质向人们展现了令人兴奋的应用前景。纳米技术已经成为当今最热门的一项高新技术。展现纳米尺度效应的关键是要实现纳米尺度的结构与器件。无论纳米器件的材料如何，基本形态如何（点、孔、线、槽、柱、条块），其具有优异性质的关键在于它的精细的尺寸。传统的加上技术不能满足纳米技术的需要。而在开发超大规模集成电路丁艺技术的过程中，人们已经开发了一砦能够进行纳米尺度加工的技术，例如电子束与ｘ射线曝光，聚焦离子束加工，扫描探针刻蚀制技术等。但这些技术的缺点是设备昂贵，产量低，因而产品价格高昂。商用产品的生产必须是廉价的、操作简便的，可工业化批量生产的、高重复性的；对于纳米尺度的产品，还必须是能够保持它所特有的图形的精确度与分辩率。针对这一挑战性，美国“明尼苏达大学纳水结构实验室”从１９９５年开始进行了开创性的研究，他们提出并展示了一种叫作“纳米压印”（ｎａｎｏｉｍｐｒ¨１ｔ１ｊｔｈｏｇｒａｐｈｙ）的新技术…。
“纳米压印”是一种全新的纳米图形复制方法。其特点是具有超高分辩率，高产量，低成本。高分辩率是因为它没有光学曝光中的衍射现象和电子束曝光中的散射现象。高产量是因为它可以象光学曝光那样并行处理，同时制作成百上千个器件。低成本是因为它不象光学曝光机那样需要复杂的光学系统或象电子束曝光机那样需要复杂的电磁聚焦系统。凼此纳米压印可望成为一种工业化生产技术，从根本上开辟了各种纳米器件生产的广阔前景１２Ｊ。纳米压印技术已经展示了广阔的应用领域。如用于制
第８页ｖｏｌ２６№ｌ作量子磁碟ｌ“，ｎＮＡ电泳芯片…，ＧａＡｓ光检测器［“，波导起偏器－５Ｊ，硅场效应管拍Ｊ，高密度磁结构【…，Ｇａ舳量了器件Ｌ８Ｊ，纳米电机系统和微波集成电路１９】等。本文简要介绍了纳米压印技术的原理以及近年来该技术的最新发展，并对国外在纳米技术产业化方面的发展进行了分析，以期对中国开发这一技术及其应用有所借鉴。
２纳米压印技术的基本原理和工艺纳米压印的具体工艺由于材料、目标图形和产品用途的不同而不同，但其基本原理和工作程序是相同的。最基本的程序包含两个主要步骤：图形复制（ｉｍｐｒｉｎｔ）和图形转移（ｐａｔｔｅｒｎｔｒａｍｆｅｒ），如图（１）所示。在一块基片（通常是硅片）上“涂”（Ⅲｎ：旋覆）上一层聚合物（如ｍ心ｄＡ，聚甲基丙烯酸甲脂），再用已刻有目标纳米图形的硬“印章”（如二氧化硅“图章”）在一定的温度（必须高于聚合物的“软化”温度（ｇｌａＳｓ—ｔｒａｎｓｉｔｉｏｎｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ），和压力下去“压印”（ｉｍ两ｎｔ）ＰＭＭＡ涂层，从而实现图形的“复制”。这种“复制”是纳米压印的最本质的步骤。压印的深度通常小于聚合物涂层的厚度，以确保印章不与衬底材料接触。这样可以保护印章面不受损伤。下一步是脱模。将“印章”从压印的聚合物中释放。这时形成的纳米图案还只是聚合物图案．没有什么实用价值。还需要把这个聚合物图案转移到衬底材料或其它材料上去。若需要将聚合物图形转移到衬底硅材料上，则可以直接利用聚合物作为刻蚀掩模进行硅刻蚀。或者在压有图形的ｎｎｄＡ上蒸发上一层金属膜，经过一种叫溶脱（１ｉｆｔ—ｏｆｆ）的工艺，去除未压印区的聚合物及其上附着的金属，只留下附着在基底上的金属，从而在基底上形成相应的金属纳米图形。图（２）显示了硅印章，压印的聚合物图形结构和通过溶脱技术得到的金属图形结构。
图（１）纳米压印工艺流程
Ｗｗ∞．ｇｔｏｂｅｓｃｉ．ｃｏｍ
２００４年２月世界科技研究与发展科技前沿与学术评论
图（２）（ａ）硅印章，（ｂ）复制的聚合物围形．（ｃ）转移的金属图形（１０纳米金属点阵）引纳米压印的原理虽然很简单，但由于其产品图况下，图形的分辩率和高宽比（图形的横向尺度与压形过ｒ精细，即使是最基本的程序其工艺的每一步印深度之比）不可兼得的问题；另外还有一个附带的也需十分小心处理。首先，要适当地选择聚合物作优点，就是有利于进行硬材料的图形转移工作。（如涂层。人多数微电子工艺技术中使用的聚合物“抗利用溶脱、电镀或反应离子刻蚀工艺。）三层膜技术蚀剂”（ｒｅｓｊｓｔ）都可以用来作为压印层。例如ＰＭＭＡ有较大的处理范围，容易控制图形的临界尺寸，图形就是一种最常用的电子束曝光抗蚀剂。然后要选择可在较大范围内保持均匀性，其定位精度也是可以它的软化温度（ｄａｓｓ＿ｔｒａｎｓｉｔｉｏｎｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ）、分子量接受的。
和涂层厚度。当温度在聚合物的软化温度之上时，典型的三层膜系统为：ＰＭＧＩ（底层抗蚀剂），金聚合物变成一种可流动的粘性液体因而可供塑形；属锗Ｇｅ（隔离层），ＰＭＭＡ（顶层抗蚀剂），如图（３）所而分子量直接与聚合物的粘性有关；分子量愈小，聚示。衬底材料可以是硅片或其他材料。ＰＧＭＩ是一合物的粘性愈小，愈容易流动。＇ｌ例常用的ＰＭＭＡ的种电子工业中常用的聚合物材料。
分子量从５０ｋ到９８０ｋ，而膜的厚度在５０ｎｍ～４００ｎｍ
之间（与浓度有关）。－ｌ“另外，复制时的温度和压力
也十分重要。对ＰＭＭＡ材料，常用的压力和温度
分别是５０ｂａｒ和１００℃～２００℃，这还要视所用的聚
合物的性质而定。．１０ｌ
一组典型的工艺流程参数是：在硅基底上旋转涂附（ｓｐｉｎ）一层５０ｋ的Ｐｈ皿ｄＡ（厚度为１００ｎｍ～２００ｎｍ），然后加热到高于聊皿ⅡＡ的软化温度（１７５℃）后，将已制好的刻有纳米图形的模具以５０ｈａｒ的压力压在ｒＭＭＡ上并保持一段时间，然后逐渐降低温度至４０℃时释放模具。然后用对ＰＭＭＡ进行氧气反应离子刻蚀（Ｒｅａｃｔｉｖｅｉｏｎｅｔｃｈｉｎｇ），以清除被压印区的残余的ＰＭＭＡ，再沉积一层金属钛（ＴＩ）在整个膜面上；再用氧气反应离子刻蚀进行“溶脱”（１ｉｆｔ—ｏｆｆ），去除ＰＭＭＡ以及附着其Ｌ的钛，于是最终在硅基底上留下钛的纳米图形（６０ｎｍ厚）。。…
３纳米压印技术的改进和发展
纳米压印技术一经提出就引起科技界的广泛注意。各困科技工作者纷纷对此技术进一步改进。从最初的纳米压印技术延伸出～系列新技术。其中一个重要的发展是使厢所滑的“三层膜”技术：１…。提ｍ这种技术的目的苗先是为了解决在“单层膜”的情
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图（３）用于纳米压印的三层膜系统
利用这种三层技术进行纳米图形复制的一种基本工艺流程为：先在硅基底上旋转涂附一层ＰＭＧＩ（２００ｎｍ厚），再将这系统一起在热板上加热（２７０℃）３０分钟，再沉积（电子束蒸发）一层１０ｎｍ厚的Ｇｃ膜于ＰＭＧＩ之上，然后再涂一层Ｐｎ心ｄＡ（５０ｋ分子量）于Ｇｔ膜之上从而完成三层膜的制作。将整个膜系烘烤１分钟（１６０℃），再在这个温度下以８ｂａｒ的压力对孙皿４＾进行纳米压印（复制）；然后进行一系列的图形转移工作：先对ＰＭＭＡ进行氧气反应离子刻蚀以去除被压印区的残余的ＰＭＭＡ，使Ｇｅ膜曝露出来，再用六氟化硫（ｓＲ）反应离子刻蚀方法剥离曝露出的Ｇｅ膜，使其下的ＰＭＧＩ层曝露出来，再对ＰＭＧＩ进行氧气反应离子刻蚀直至将底层的硅基曝露出来；在这一系列过程中，每一层都对它的下一层起着“掩模”的作用，将纳米图形逐层转移至最底层，而留下的各层形成了具有很深轮廓的纳米图形。后续的工作可以有两种方式进行：一
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科技前沿与学术评论世界科技研究与发展２００４年２月
种是在沉积Ｎｉ之后用溶脱（１ｉｆｔ—ｏｆｆ）的方法最终获得沉积于基底上的Ｎｉ的纳米图形；另一种是通过电镀而最终获得沉积于基底上的金属（如金或钨）纳米图肜。（当然电镀是需要在制三层膜时在基底和底层膜之间预留一薄层电镀辅助金属的。）利用这种方法可获得ｌＯｏｎｍ跨距的轮廓分明的纳米图形，而轮廓典型深度为４００ｎｍ。－８１这种三层技术成功的关键在于适当地选择各层的技术参数和相对厚度。两种不Ｉ司的聚台物抗蚀剂的软化温度（ｇｌａｓｓ—ｔｒａｎｓｉｔｉｏｎｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ）应有较大区别。上述实验中，顶层ＰＭＭＡ在１６０℃以下已开始软化，容易变形，但底层的ＰＭＧＩ在２００℃时仍然是热稳定的。
在三层膜系统中选择不同的顶层和底层抗蚀剂材料配合，还可以达到精确控制或“剪裁”最终图形尺寸的效果。近年来一种新的材料Ｈｙｂｒａｎｅ（ｈｙｐｅｒｂｒａｎｃｈｅｄｐ。１ｙｍｅｒ）被选作三层系统的顶层抗蚀剂涂层，这种新材料的特点是比Ｐ＾皿ⅡＡ具有更高的刻蚀阻抗，它允许人们通过对它的刻蚀时间的控制来控制最终产品的图形最小尺寸。有人已用这种方法制作出了从１００ｍ到１７５ｎｍ范围，临界尺度（ＣｒｉｔｉｃａｌＤｌｍｅｎｓｉ。ｎ）精度好于１０ｎｍ的钴点阵。（使用同样的模具，模具上的点直径为１００ｎｍ）｜１…。它已经突破丁纳米压印只是简单“复制”模具图形的框框，使人们在纳米图形的后期制作问题上有了更多的主动性，它使人们可以用同一个压模制作出不同线度和深度的后期产品。这种方法对于生产“量子磁碟”这样的对“点”尺寸和形态有苛刻要求的产品是有很大的现实意义的，该技术也可用于制作分子筛等需要纳米级孔状阵列的产品。
降低纳米压印的温度和压力是另外一个重要问题。有些重要的材料的性质在高温或高压下会遭到破坏”Ｊ，而生物和医疗用品往往不能承受太高的温度。一些小组对室温和低压的纳米刻印技术进行了专门研究。他们采用一种新型材料ＨｙｂｒａｎｅＨＳ２５５０作为三层系统的顶层抗蚀剂膜，这种材料是一种半晶状的聚合物，它的软化温度（ｄａｓｓ—ｔｒａｎｓｉｔｉｏｎｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ）低于室温（０～１０℃之间），而它的熔化温度（ｍｅｌｔｉｎｇｔｒａｎｓｉｔｉｏｎ）则高于室温（３０℃）。ＨｙｂｒａｎｅＨｓ２５５０的刻蚀阻抗比脚心ｄＡ要高，同时电比Ｈｙｂｒａｎｅ家族的其它成员的刻蚀阻抗高，这一点又有利于精确控制纳米压印图形的尺寸。这种材料的压印效果是：在５ｂａｒ压力５０℃温度条件下可获得１５０ｎｍ的点阵；在室温和３０ｂａｒ的压力条件下可获得２００ｎｍ的点阵。但是同时满足室温和低压条件的成果还没有作出。而且这种方法还难以
第１０页ｖｏＩ２６№１转移１００ｍ以下的点阵。
以上所提到的纳米压印技术尽管有许多优点，但在处理多层套刻问题上仍有不容忽视的缺点，那就是无法进行精确的层与层之问的对准。大多数微纳米器件需要多层光刻加工，因而需要精确的对准套刻。光学曝光因为使用透明掩模，每一层掩模上都做有对准标记可以通过显微镜进行对准。而纳米压印所使用的印章是不透明的，因而无法用常规的光学方法对准。如果印章是由硅制作的，则可以用红外方法对准，因为硅对红外光是透明的；或者直接在印章上刻蚀窗口，通过窗口与压印基片进行对准。但这两种方法的精度都较差，通常在１微米左右。近年来纳米压印技术的新发展是所谓模压曝光法（Ｓｔｅｐ—ａｎｄ—Ｆ１ａｓｈ）”“，这种新的压印技术使用石英玻璃板作为印章的基底材料。压印过程如图（４）所示。
圈（４）ｓｔ印一ａ１１ｄ—Ｆｌａｓｈ工艺流程
印章（ｑｕａｒ【ｚｔｅｎｌｐｌａｔｅ）与聚合物层（ｔｒａｎｓｆｅｒｌａｙｅｒ）只是相互接触，并留有一定缝隙，然后在缝隙问注入一种光敏的有机硅溶剂（ｒｍ㈣ｅｒ），通过毛
细作用，有机硅液体充满所有缝隙，然后用紫外光源从印章的背面照射（ｕｖｂｌａｌｌｋｅｔｅｘｐｏｓｕｒｅ），具有光敏作用的有机硅溶剂在紫外光作用下产生聚合作用而固化，从而形成与印章图形一致的抗蚀层。以这一抗蚀层为掩模，进一步对抗蚀层下面的聚合物进行反应离子刻蚀，就得到了具有一定宽高比（ａｓｐｅｃｔｒａｔｉｏ）的聚合物复制图形。因此这一技术有些类似于前面提到的三层膜技术，但它与早期的纳米压印技术相比具有一系列优点。首先它不需要高温高压过程，大大缩短了压印加工时间，另外由于使用透明印章，可以用光学方法进行层与层之间的高精度对
ｕ㈣．∥妣ｉ．∞ｍ
准。还有．种模压曝光技术是直接采用低黏度光敏聚合物．将压印与紫外光照射相结合，是光敏聚合物固化，形成复制结构．从而免除ｒ反应离子刻蚀的步骤…１。
纳米压印技术也可以用来制作三维纳米结构。世界】Ｊ已有若干小组在这方面进行了开创性的研究，如美同、日本、英国和新西兰的一些小组。有的小组的研究涉及一些最基本的也是很重要的三维结构，如Ｔ—ｇａｔｅｓ和ａｉｒ—ｂｒｉｄｇｅｓｔｎｌｃｔｕｒｅ．其尺寸可小于４０ｎｍｌ“ｊ．从而为纳米雕印加工开辟了更为广阔的应用领域，如整体微波集成电路和纳米电机系统”“，微透镜和光学６自体等【ｑｊ。
４纳米压印技术的产业化发展
产业化是任何一项高新技术发展的必然趋势。纳米骶印技术也不例外。为了实现产业化与大批量生产，首先要解决大面积均匀一致的纳米压印加工。已有小组报导了他们在这方面的重要进展。他们利用一种惜有一对热碟和一个数字温控器的商用水压机，成功地在４英寸的品片上获得了均匀一致的低’Ｊ：１００ｎｎ，最小尺寸的图形。他们的观察范围是：温度：１５０℃～２００℃；压力：２０ｂａｒ～１２０ｂａｒ，使用的复制抗蚀剂材料是５０ｋ的ＰＭＭＡ．（单层膜技术），获得最好结果的压力和温度条件是５０ｂａｒ和１７５℃。该小组认为获得大范围均匀压印图形的关键因素之一是使用低分子量的ＰＭＭＡ。这种材料的粘度小，有利于材料在压制时的流动成形。…ｏ
纳米图形大批蹙复制的成功不仅有赖于直接参与复制的聚合物材料，高品质的高分辩率的印章模』｝也是一个重要条件。但制作高品质的高密度模具是一个难题。已有小组在这方面进行ｒ成功的尝试。他们的创造性工作在于：在对二氧化硅底层上的ＰＭＭＡ进行高分辩率的电子束曝光之后，采用纯的ＩＰＡ（ＩｓｏｐｒｏｐｙｌｉｃＡＪｃ。ｈ０１）作显影剂并辅之以超声搅拌，去除感光区的残渣并使图形边界清晰，从而得到最好的后续工作（１ｉｆｔ一。ｆｆ）的条件，最终获得高品质的高分辩率的二氧化硅模具。Ｌｌ“
为使纳米压印的工序更接近实际工业化生产的需要，某些小组还对滚动的压印方式进行了多方面的研究。他们的研究包括：（ａ）将一个圆柱形的模具在一个平的、固定的基底上滚动和（ｂ）直接将一个平的模具置ｒ基底之ｊ二，然后将一个光滑的滚轴滚过模具的顶端。这些方法可达到低于１００ｎｍ分辩率的图形转移效果。＿１…
随着纳米压印技术的口趋成熟，相应的商晶化ｗ㈣．鲥ｏ＆５矗．ｃｏｍ纳沭压印加工设备也陆续推出。目前全世界已有四家公司生产纳米压印机，它们是美国的Ｍｏｌｅｃｕｌ“Ｉｍｐｍｔｓｌｎｃ．，Ｎａｎｏｎｅｘｃ。ｒｐ，舆地利的ＥＶＧｍｕｐ和瑞典的ｏｂｄｃａｔＡＢ。其中瑞典的ＯｂｄｃａｔＡＢ已经销售了５台纳米压印机，并宣称已经接受了２０～２５台的订货。英国的格拉斯各大学和剑桥大学均已购买了０ｂｄｃａｔＡＢ的纳米压印机。纳米压印技术已经从实验室走向工业化生产。有人预测，纳米雎印技术不但可以用于大批量生产纳米尺度的数据存储器件，如光盘，磁盘之类，还有可能直接用于超大规模集成电路的生产。这将大大降低集成电路生产的成本。图（５）展示了全部用纳米压目ｊ技术制作的场效应晶体管，其沟道宽度仅为６０纳米。
图（５）由多层纳米压印技术制作的场效应晶体管１２０
５结束语
纳米压印技术从１９９５年提出到现在只有八年时间。作为一种高分辩率、高产出率、低成本的纳米结构图形的复制技术，已经受到世界上各个科技与工业发达国家的极大重视，他们预感到这一技术将带来的巨大的经济效益，投入了大量的人力和财力进行深入细致的研究，每年有大量科技论文发表。所有微纳米加工技术国际会议都有纳米压印技术的专题，并且已经召开了第一届以纳米压印技术为专题的国际会议。该技术的开发已经取得了丰硕的成果，正一步一步朝着工业化生产的方向迈进。但是，中国现在在这一领或的研究明显不足。从文献检索上看，中国只有少数科研机构初步尝试开发这一技术，并还有待于深人下去。根据中国的国力和科技条件，纳米压印技术应该是一项非常适合中国国情的高新技术。因为它需要成本低，投资小，而且见效快。希望国内科技界和工业界能够借鉴国外发展的经验，把纳米压印技术尽快存中幽开发起来，为推动
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纳米压印加工技术发展综述
作者：崔铮， 陶佳瑞
作者单位：崔铮(英国卢瑟福国家实验室微结构中心,英国)， 陶佳瑞(武汉大学,武汉,430072)
刊名：
世界科技研究与发展
英文刊名：WORLD SC1-TECH R&D FEBRUARY
年，卷(期)：2004,26(1)
被引用次数：5次
参考文献(20条)
1.S Y Chou;P R Krauss;P Renstrom "imprint of sub25 nm vias and trenches in polymers 1995
2.S Y Chou Pattemed Magnetic Nanostructures and Quantized Magnetic Disks 1997(04)
3.A Pepin;P. Youinou;V. studer;A. Lebib, Y. Chen Nanoimprint ithography for the fabrication of DNA electrophoresis chip 2002
4.Yu,Z;Schablitsky,S.J;Chou,S.Y查看详情 1999
5.Wang J;Schablitsky;S J查看详情 1999
6.GUO;L,Krauss,P;Chou S.Y查看详情 1997
7.Wu W;Cui,b;Sun,X;Zhang,W.,Zhuang,L.,Kong,L.,Chou,S.Y查看详情 1998
8.Martini,I;eisert,D;kamp,M;Worschech,L., Forcel,A. ,Keoth,J查看详情[外文期刊] 2000
9.Morita,-T.;Kometani,-R.; Watanabe,-K.; Kanda,-K.;Haruyama,-Y.; Kaito,-T.;Fujita,-J.; Ishida,-M.; ochiai,Y.;Matsui,-S."Three-dimensional nanoimprint using a mold made by focused-ion-beam chemical-vapor-deposition"; 2002-International Microprocesses-and-Nanotechnology Conference-IEEE-Cat.-
No.02EX589 2002
10.A Lebib;Y. Chen;F. Carcenac;E. Cambril, L. Manin, L.Couraud H. Launois Tri - layer system for nanoimprint lithography with an improved process latitude 2000
11.A Lebib;Y. Chen;J. Bourneix;F. Carcenac, E. Carnbril, L.Couraud H. Launois Nanoimprint lithography for a large area pattern replication[外文期刊] 1999
12.A Lebib;M. Natali;S. P. Li;E. Carnbril, L. Manin, Y. Chen,H. M. Janssen, R. P Sijbesma, "Control of the critical dimension with a trilayer nanoimprint lithography procedure " 2001
13.A Lebib;Y. Chen;E. Cambril, P;Youinou, V. Studer, M.'Natali, A. Pepin, H. M. Janssen, R. P Sijbesma, "Room temperature and low - pressure nanoimprint lithography " 2002
14.M Colbum;S.Johnson;M.Steward;S.Damle,T.Baily,B.Choi,M.Wedlake,T.Michaelson,S.V.Steenvasan, J. Ekerdt and C. G. Wilson Step and Flash imprint lithography: a new approach to high- resolution patterning 1999
15.Advanced Micro- electronic Center Aachen web site
16.D S Macintyre;a) Y Chen;D Lim;and S Thorns,"Fabrication of T - gate structure by nanoimprint lithography" 2001(06)
17.Mingtao-Li;Lei - Chen;Chou - S - Y Direct three dimensional patterning using nanoimprint lithography[外文期刊] 2001(21)
18.F Carcenac;C. Vieu;A. lebib;Y. Chen, L. Manin - Ferlazzo H. Launois Fabrication of high density nanostructures gratings (> 500Gbit/in2 ) used as molds for nanoimprint lithography 2000(53)
19.Hua - Tan;Gilbertson, - A;Chou, - S. - Y"Roller nanoimprint lithography"; Journal - of - Vacuum-Science - & - Technology B- Microelectronics - and - Nanometer - Structures 1998(06)
20.Nanonex Corp web site: http:
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1.赵保军.王英.张亚非几种纳米加工技术的原理、特点及其应用[会议论文]-2006
2.杨莺歌.卞志昕.吴春莹.肖沪卫.YANG Ying-ge.BIAN Zhi-xin.WU Chun-ying.XIAO Hu-wei纳米压印技术专利分析[期刊论文]-微纳电子技术2007,44(3)
3.赵小力.董申纳米压印技术及其应用[会议论文]-2003
4.李小丽.朱兆颖.万永中.刘彦伯.王庆康纳米压印及相关核心技术[会议论文]-2006
5.罗康.段智勇.LUO Kang.DUAN Zhi-yong纳米压印技术进展及应用[期刊论文]-电子工艺技术2009,30(5)
6.段家现.DUAN JIA-xian纳米压印技术的研究[期刊论文]-装备制造技术2010(7)
7.郭隐彪.洪策符.GUO Yin-biao.HONG Ce-fu微纳米加工与检测技术进展[期刊论文]-三明学院学报2006,23(2)
8.崔铮.CUI Zheng微纳米加工技术及其应用综述[期刊论文]-物理2006,35(1)
9.荣烈润新兴纳米加工技术简介[期刊论文]-机电一体化2006,12(5)
10.孙洪文.刘景全.陈迪.顾盼.杨春生纳米压印技术[期刊论文]-电子工艺技术2004,25(3)
引证文献(5条)
1.段家现纳米压印技术的研究[期刊论文]-装备制造技术 2010(7)
2.王海容.蒋庄德.刘俊明.周志涛.张英MMI微压印模板的设计与研究[期刊论文]-压电与声光 2008(1)
3.李洪珠纳米压印光刻技术及其发展现状[期刊论文]-电子与封装 2005(12)
4.刘端直论当今纳米科技革命的酝酿和发展[期刊论文]-成都理工大学学报（社会科学版） 2008(2)
5.王守绪.何为.孙睿图形化技术在纳米器件制造中的应用研究进展[期刊论文]-材料导报 2006(9)
本文链接：https://www.sodocs.net/doc/dc771577.html,/Periodical_sjkjyjyfz200401002.aspx
纳米技术发展史
纳米技术发展史 【摘要】纳米技术是21世纪科技发展的制高点，是新工业革命的主导技术，它将引起一场各个领域生产方式的变革，也将改变未来人们的生活方式和工作方式，使得我们有必要认识一下纳米技术的发展史。纳米技术的发展史是一个很长的过程，同时也是一个广泛应用的过程。 【关键词】发展纳米技术纳米材料 纳米技术基本概念 纳米技术是以纳米科学为基础，研究结构尺度在0.1～100nm范围内材料的性质及其应用，制造新材料、新器件、研究新工艺的方法和手 段。纳米技术以物理、化学的微观研究理论为 基础，以当代精密仪器和先进的分析技术为手 段，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)相结合的产物。在纳米领域，各传统学科之间的界限变得模糊，各学科高度交叉和融合。 纳米技术包含下列四个主要方面： 1、纳米材料：当物质到纳米尺度以后，大约是在0.1—100纳米这个范围空间，物质的性能就会发生突变，出现特殊性能。这种既具不同于原来组成的原子、分子，也不同于宏观的物质的特殊性能构成的材料，即为纳米材料。如果仅仅是尺度达到纳米，而没有特殊性能的材料，也不能叫纳米材料。
过去，人们只注意原子、分子或者宇宙空间，常常忽略这个中间领域，而这个领域实际上大量存在于 自然界，只是以前没有认识到这个尺度 范围的性能。第一个真正认识到它的性 能并引用纳米概念的是日本科学家，他 们在20世纪70年代用蒸发法制备超微离子，并通过研究它的性能发现：一个导电、导热的铜、银导体做成纳米尺度以后，它就失去原来的性质，表现出既不导电、也不导热。磁性材料也是如此，象铁钴合金，把它做成大约20—30纳米大小，磁畴就变成单磁畴，它的磁性要比原来高1000倍。80年代中期，人们就正式把这类材料命名为纳米材料。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,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.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，
血管机器人研究现状与关键技术问题分析
Mechanical Engineering and Technology 机械工程与技术, 2018, 7(6), 462-472 Published Online December 2018 in Hans. https://www.sodocs.net/doc/dc771577.html,/journal/met https://https://www.sodocs.net/doc/dc771577.html,/10.12677/met.2018.76057 Research Status and Key Technology Analysis of Vascular Robots Zhijian Zeng1, Yabo Deng1, Yongcong Huang1, Juan Xiong2, Zhongwei Hu1,3 1College of Mechanical and Electrical Engineering, Huaqiao University, Xiamen Fujian 2Huaqiao University Hospital, Xiamen Fujian 3Institute of Manufacturing Engineering, Huaqiao University, Xiamen Fujian Received: Nov. 16th, 2018; accepted: Dec. 4th, 2018; published: Dec. 11th, 2018 Abstract In recent years, vascular robot technology has developed rapidly and gradually used in medical fields such as disease diagnosis, information collection, vascular dredge, drug delivery, etc. Ac-cording to different driving modes of vascular robots, the structure and driving modes of mi-cro-nano-scale and millimeter-scale vascular robots are analyzed in this paper. The principle and research status of different driving modes of vascular robots are summarized, including peristaltic driving, bionic swimming, bionic flagella driving, spiral driving and so on. The characteristics of various structures of current vascular robots are discussed, and the key technologies and devel-opment prospects of vascular robots are analyzed. Keywords Blood Vessel Robot, Driving Mode, Nano-Robot, MEMS Robot 血管机器人研究现状与关键技术问题分析 曾志坚1，邓亚博1，黄永聪1，熊娟2，胡中伟1,3 1华侨大学机电及自动化学院，福建厦门 2华侨大学校医院，福建厦门 3华侨大学制造工程研究院，福建厦门 收稿日期：2018年11月16日；录用日期：2018年12月4日；发布日期：2018年12月11日
碳纳米材料综述
碳纳米材料综述 课程: 纳米材料 日期：2015 年1２月
碳纳米材料综述 摘要:纳米材料是一种处于纳米量级的新一代材料，具有多种奇异的特性，展现特异的光、电、磁、热、力学、机械等物理化学性能,这使得纳米技术迅速地渗透到各个研究领域,引起了国内外众多的物理学家、化学家和材料学家的广泛关注,也成为当前世界最热门的科学研究热点。物理学家对纳米材料感兴趣是因为它具有独特的电磁性质，化学家是因为它的化学活性以及潜在的应用价值，材料学家所感兴趣的是它的硬度、强度和弹性。毫无疑问,基于纳米材料的纳米科技必将对当今世界的经济发展和社会进步产生重要的影响。因此,对纳米材料的科学研究具有非常重要的意义。其中,碳纳米材料是最热的科学研究材料之一。 我们知道,碳元素是自然界中存在的最重要的元素之一，具有ｓp、sp2、sp3等多种轨道杂化特性。因此,以碳为基础的纳米材料是多种多样的，包括常见的石墨和金刚石，还包括近几年比较热门的碳纳米管、碳纳米线、富勒烯和石墨烯等新型碳纳米材料。 关键词:纳米材料碳纳米材料碳纳米管富勒烯石墨烯 １.前言 从人类认识世界的精度来看，人类的文明发展进程可以划分为模糊时代（工业革命之前)、毫米时代(工业革命到２0世纪初）、微米和纳米时代（20世纪40年代开始至今)。自20世纪80年代初，德国科学家Ｇｌeｉter提出“纳米晶体材料’，的概念，随后采用人工制备首次获得纳米晶体,并对其各种物性进行系统的研究以来,纳米材料己引起世界各国科技界及产业界的广泛关注。纳米材料是指特征尺寸在纳米数量级(通常指1—１00 nm)的极细颗粒组成的固体材料。从广义上讲,纳米材料是指三维空间尺寸中至少有一维处于纳米量级的材料。通常分为零维材料(纳米微粒),一维材料(直径为纳米量级的纤维),二维材料(厚度为纳米量级的薄膜与多层膜)，以及基于上述低维材料所构成的固体。从狭义上讲，则主要包括纳米微粒及由它构成的纳米固体(体材料与微粒膜)。纳米材料的研究是人类认识客观世界的新层次，是交叉学科跨世纪的战略科技领域[1］。 碳纳米材料主要包括富勒烯、碳纳米管和石墨烯等,是纳米科学技术中不可或缺的材料,从１98５年富勒烯(Fullereｎe）的出现到1991年碳纳米管(ｃaｒｂon ｎanotubｅ,CNＴs)的发现，碳纳米材料所具有的独特物理和化学性质引起了国内外研究人员广泛而深入的研究，二十年来取得了很多的成果。２004 年Ｇeｉm研究组的报道使得石墨烯（Ｇｒaｐhene)成为碳纳米材料新一轮的研究热点，其出现充实了碳纳米材料家族,石墨烯具有由碳原子组成的单层蜂巢状二维结构,由于它只有一个原子的厚度，可以将其视为形成其它各种维度的石墨相关结构碳材料的基本建筑块,石墨烯既可翘曲形成零维的富勒烯及卷曲形成一维的碳纳米管，亦可面对面堆积形成石墨,由于石墨烯具有优异的电学、导热和机械性能及较大的比表面积，因而在储氢材料、超级电容器、高效催化剂及纳米生物传感等方面有着广泛的应用[２]。 2．常见的碳纳米材料
机器人研究现状及发展趋势
机器人发展历史、现状、应用、及发展 趋势 院系：信息工程学院 专业：电子信息工程 姓名：王炳乾
机器人发展历史、现状、应用、及发展趋势 摘要：随着计算机技术不断向智能化方向发展,机器人应用领域的不断扩展和深化,机器人已成为一种高新技术产业,为工业自动化发挥了巨大作用,将对未来生产和社会发展起越来越重要的作用。文章介绍了机器人的国内国外的发展历史、状况、应用、并对机器人的发展趋势作了预测。 关键词：机器人;发展；现状；应用；发展趋势。 1．机器人的发展史 1662年，日本的竹田近江利用钟表技术发明了自动机器玩偶并公开表演。 1738年，法国技师杰克·戴·瓦克逊发明了机器鸭，它会嘎嘎叫、进食和游泳。 1773年，瑞士钟表匠杰克·道罗斯发明了能书写、演奏的玩偶，其体内全是齿轮和发条。它们手执画笔、颜料、墨水瓶，在欧洲很受青睐。 保存至今的、最早的机器人是瑞士的努萨蒂尔历史博物馆里少女形象的玩偶，有200年历史。她可以用风琴演奏。 1893年，在机械实物制造方面，发明家摩尔制造了“蒸汽人”，它靠蒸汽驱动行走。 20世纪以后，机器人的研究与开发情况更好，实用机器人问世。 1927年，美国西屋公司工程师温兹利制造了第一个机器人“电报箱”。它是电动机器人，装有无线电发报机。 1959年第一台可以编程、画坐标的工业机器人在美国诞生。 现代机器人 有关现代机器人的研究始于20世纪中期，计算机以及自动化技术的发展、原子能的开发利用是前提条件。1946年，第一台数字电子计算机问世。随后，计算机大批量生产的需要推动了自动化技术的发展。1952年，数控机床诞生，随后相关研究不断深入；同时，各国原子能实验室需要代替人类处理放射性物质的机械。
生物机器人综述
科技写作 学院（系）：医疗器械与食品学院 年级专业：生物医学工程 学生姓名：朱安阳 学号： 152631974 指导教师：袁敏
摘要 20世纪60年代以来，随着仿生技术、控制技术和制造技术进一步发展，现代仿生学和机器人科学相结合，在机器人的结构仿生、材料仿生、功能仿生、控制仿生以及群体仿生等多个方面取得了大量可喜成果和积极进展。然而，伴随着人类医疗诊断、探索太空、建设航天站、开发海洋、军事作战与反恐侦察等任务和需求的增加，人们对机器人的性能也提出了更高的要求，于是生物机器人应运而生。 生物机器人就是完完全全和我们人类一样，用有生命的材料构成的而不是用金属材料构成的机器人。它们是利用自然界中的动物作为运动本体的机器人，通过把微电极植入与动物运动相关的脑核团或者方向感受区，并施加人工模拟的神经电信号，从而达到控制动物运动，利用动物特长代替人类完成人所不能和人所不敢的特殊任务。 与传统的仿生机器人相比，生物机器人在能源供给、运动灵活性、隐蔽性、机动性和适应性方面具有更明显的优势，可以广泛应用在海洋开发、探索太空、反恐侦查、危险环境搜救以及狭小空间检测等各方面。近年来对生物运动规律和动物机器人的研究受到更多的重视。本文主要对对国内外生物机器人的研制工作做了综述，并介绍其应用前景及对其未来发展进行了展望。 关键词：生物机器人；运动诱导；神经控制；研究现状；发展方向
1.课题的研究现状 自20世纪90年代开始，生物机器人的研究历史仅有短短的10年，然而这短短十年又是生物机器人研究成果丰硕的十年，各国科研人员都相继开展了动物机器人的研究工作，尤其是美国，日本等科技发达国家，它们的研究成果代表着这一领域的最高水平，国在这一领域的研究尚在起步阶段，但也已有了不俗的进展。 1.1 国外的研究现状 在国外，美国、日本以及欧盟较早地开始了纳米生物机器人的研究。纳米生物机器人的组件可以是单个的原子或分子，但利用自然界存在的、具有一定结构和功能的原子团或分子的集合分子功能器件组装纳米机器人，更加高效和现实可行，即按照分子仿生学原理，利用大量存在的天然分子功能器件设计、组装纳米生物机器人。美国 2000年开始了国家纳米技术计划，国家卫生研究院(NIH)和国家癌症研究所(NIC)于2002年开展了DNA分子马达的研究。NASA高级概念研究院(NIAC)和Rutgers大学在2002年提出了纳米生物机器人研究50年发展规划；2002年日本Osaka大学启动了生命科学前沿研究计划，其中包括 ATP马达的研究；欧盟2002年正式推出了研究纳米技术的第6框架计划，其中纳米生物技术的研究重点为生物分子或复合物的处理、操纵和探测。 图 1-1 昆虫机器人
纳米磁性材料的制备和研究进展综述教案资料
纳米磁性材料的制备和研究进展综述 一．前言 纳米材料又称纳米结构材料 ,是指在三维空间中至少有一维处于纳米尺度范围内的材料 (1-100 nm) ,或由它们作为基本单元构成的材料 ,是尺寸介于原子、分子与宏观物体之间的介观体系。磁性材料是由铁磁性物质或亚铁磁性物质组成的，在外加磁场H 作用下，必有相应的磁化强度M 或磁感应强度B，它们随磁场强度H 的变化曲线称为磁化曲线（M～H或B～H曲线）。因此 ,纳米磁性材料的特殊磁性可以说是属于纳米磁性。 司马迁《史记》记载黄帝作战所用的指南针是人类首次对磁性材料的应用。而今纳米磁性材料广泛应用于生物学，磁流体力学，原子核磁学，机体物理学，磁化学，
天文学，磁波电子学等方面。随着雷达、微波通信、电子对抗和环保等军用、民用科学技术的,微波吸收材料的应用日趋广泛 ,磁性纳米吸波材料的研究受到人们的关注。纳米磁性材料也对人们的生产与生活带来诸多的利益。 本次综述，主要针对磁性纳米材料的制备方法和研究进展两个问题进行阐述。首先，介绍磁性纳米材料的发展历史，可以追溯到黄帝时期。其次，介绍磁性纳米材料的分类。------再次，重点介绍磁性纳米材料是怎么制备的。其制备方法一般分为三大类：1.由上到下，即由大到小，将块材破碎成纳米粒子，或将大面积刻蚀成纳米图形等。2.由下到上，即由小到大，将原子，分子按需要生长成纳米颗粒，纳米丝，纳米膜或纳米粒子复合物 3. 气相法、液相法、固相法等。第四、介绍磁性纳米材来噢的现状和发展前景。最后，将全文主题扼要总结，并且找出研究的优缺点和差距，提出自己的见解。 二、主题 1、纳米磁性材料的发展史 磁性材料是应用广泛、品类繁多、与时俱进的一类功能材料，磁性是物质的基本属性之一。人们对物质磁性的认识源远流长，早在公元前四世纪,人们就发现了天然的磁石(磁铁矿Fe3O4),，据传说，那是黄帝大战蚩尤于涿鹿，迷雾漫天，伸手不见五指，黄帝利用磁石指南的特性，制备了能指示方向的原始型的指南器，遂大获全胜．古代取其名为慈石，所谓“慈石吸铁，母子相恋”十分形象地表征磁性物体间的互作用。人们对物质磁性的研究具有悠久的历史,是在十七世纪末期和十八世纪前半叶开始发展起来的。1788年,库仑(Coulomb)把他的二点电荷之间的相互作用力规律推广到二磁极之间的相互作用上。1820年,丹麦物理学家奥斯特(Oersted)发现了电流的磁效应;同年法国物理学家安培(Ampere)提出了分子电流假说,认为物质磁性起源于分子电流。
工业机器人发展现状与趋势
工业机器人发展现状与趋势 工业机器人是集机械、电子、控制、计算机、传感器、人工智能等多学科先进技术于一体的现代制造业重要的自动化装备。自从1962年美国研制出世界上第一台工业机器人以来，机器人技术及其产品发展很快，已成为柔性制造系统(FMS)、自动化工厂(FA)、计算机集成制造系统(CIMS)的自动化工具。 广泛采用工业机器人，不仅可提高产品的质量与产量，而且对保障人身安全，改善劳动环境，减轻劳动强度，提高劳动生产率，节约原材料消耗以及降低生产成本，有着十分重要的意义。和计算机、网络技术一样，工业机器人的广泛应用正在日益改变着人类的生产和生活方式。 一、工业机器人技术现状及国内外发展的趋势 工业机器人是最典型的机电一体化数字化装备，技术附加值很高，应用范围很广，作为先进制造业的支撑技术和信息化社会的新兴产业，将对未来生产和社会发展起着越来越重要的作用。国外专家预测，机器人产业是继汽车、计算机之后出现的一种新的大型高技术产业。据联合国欧洲经济委员会(UNECE)和国际机器人联合会(IFR)的统计，世界机器人市场前景看好，从20世纪下半叶起，世界机器人产业一直保持着稳步增长的良好势头。进入20世纪90年代，机器人产品发展速度加快，年增长率平均在10％左右。2004年增长率达到创记录的20％。其中，亚洲机器人增长幅度最为突出，高达43%，如图1所示。
各区域用户工业机器人定购指数（以1996年作为100） 国外机器人领域发展近几年有如下几个趋势： 1．工业机器人性能不断提高（高速度、高精度、高可*性、便于操作和维修），而单机价格不断下降，平均单机价格从91年的10．3万美元降至97年的6．5万美元。 2．机械结构向模块化、可重构化发展。例如关节模块中的伺服电机、减速机、检测系统三位一体化；由关节模块、连杆模块用重组方式构造机器人整机；国外已有模块化装配机器人产品问市。 3．工业机器人控制系统向基于PC机的开放型控制器方向发展，便于标准化、网络化；器件集成度提高，控制柜日见小巧，且采用模块化结构；大大提高了系统的可*性、易操作性和可维修性。 4．机器人中的传感器作用日益重要，除采用传统的位置、速度、加速度等传感器外，装配、焊接机器人还应用了视觉、力觉等传感器，而遥控机器人则采用视觉、声觉、力觉、触觉等多传感器的融合技术来进行环境建模及决策控制；多传感器融合配置技术在产品化系统中已有成熟应用。
纳米材料综述要点
纳米材料综述 一、基本定义 1990年7月，第一届国际纳米科学技术会议在美国巴尔的摩举办，标志着 纳米科学技术的正式诞生。 1、纳米 纳米是一种长度单位，1纳米=1×10-9米，即1米的十亿分之一，单位符 号为 nm。 2、纳米技术 纳米技术是在单个原子、分子层次上对物质的种类、数量和结构形态进行 精确的观测、识别和控制的技术，是在纳米尺度范围内研究物质的特性和 相互作用，并利用这些特性制造具有特定功能产品的多学科交叉的高新技 术。其最终目标是人类按照自己的意志直接操纵单个原子、分子，制造出 具有特定功能的产品。 纳米技术的发展大致可以划分为3个阶段： 第一阶段(1990年即在召开“Nano 1”以前主要是在实验室探索各种纳米粉体的制备手段，合成纳米块体(包括薄膜，研究评估表征的方法，探索纳米材料的特殊性能。研究对象一般局限于纳米晶或纳米相材料。 第二阶段 (1990年～1994年人们关注的热点是设计纳米复合材料： ?纳米微粒与纳米微粒复合(0-0复合， ?纳米微粒与常规块体复合(0-3复合， ?纳米复合薄膜(0-2复合。 第三阶段(从1994年至今纳米组装体系研究。它的基本内涵是以纳米颗粒 以及纳米丝、管等为基本单元在一维、二维和三维空间组装排列成具有纳米结构的体系的研究。 3、纳米材料 材料基本构成单元的尺寸在纳米范围即1~100纳米或者由他们形成的材料就称为纳米 材料。纳米材料和宏观材料迥然不同，它具有奇特的光学、电学、磁学、热学和力学等方面的性质。
图1 纳米颗粒材料SEM图 二、纳米材料的基本性质 由于纳米材料是由相当于分子尺寸甚至是原子尺寸的微小单元组成，也正因为这样，纳米材料具有了一些区别于相同化学元素形成的其他物质材料特殊的物理或是化学特性例如：其力学特性、电学特性、磁学特性、热学特性等，这些特性在当前飞速发展的各个科技领域内得到了应用。科学家们和工程技术人员利用纳米材料的特殊性质解决了很多技术难题，可以说纳米材料特性促进了科技进步和发展。 1、力学性质 高韧、高硬、高强是结构材料开发应用的经典主题。具有纳米结构的材料强度与粒径成反比。纳米材料的位错密度很低，位错滑移和增殖符合Frank-Reed模型，其临界位错圈的直径比纳米晶粒粒径还要大，增殖后位错塞积的平均间距一般比晶粒大，所以纳米材料中位错滑移和增殖不会发生，这就是纳米晶强化效应。金属陶瓷作为刀具材料已有50多年历史，由于金属陶瓷的混合烧结和晶粒粗大的原因其力学强度一直难以有大的提高。应用纳米技术制成超细或纳米晶粒材料时，其韧性、强度、硬度大幅提高，使其在难以加工材料刀具等领域占据了主导地位。使用纳米技术制成的陶瓷、纤维广泛地应用于航空、航天、航海、石油钻探等恶劣环境下使用。 2、热学性质 纳米材料的比热和热膨胀系数都大于同类粗晶材料和非晶体材料的值，这是由于界面原子排列较为混乱、原子密度低、界面原子耦合作用变弱的结果。因此在储热材料、纳米复合材料的机械耦合性能应用方面有其广泛的应用前景。例如Cr-Cr2O3颗粒膜对太阳光有强烈的吸收作用，从而有效地将太阳光能转换为热能。 3、电学性质 由于晶界面上原子体积分数增大，纳米材料的电阻高于同类粗晶材料，甚至发生尺寸诱导金属——绝缘体转变（SIMIT）。利用纳米粒子的隧道量子效应和库仑堵塞效应制成的纳米电子器件具有超高速、超容量、超微型低能耗的特点，有可能在不久的将来全面取代目前的常规半导体器件。2001年用碳纳米管制成的纳米晶体管，表现出很好的晶体三极管放大特性。并根据低温下碳纳米管的三极管放大特性，成
机器人发展现状及未来趋势
机器人发展现状及未来趋势
一、机器人现状及国内外发展趋势 国外机器人领域发展近几年有如下几个趋势： 1．工业机器人性能不断提高（高速度、高精度、高可靠性、便 于操作和维修），而单机价格不断下降，平均单机价格从91年 的10．3万美元降至97年的6．5万美元。 2．机械结构向模块化、可重构化发展。例如关节模块中的伺服 电机、减速机、检测系统三位一体化；由关节模块、连杆模块 用重组方式构造机器人整机；国外已有模块化装配机器人产品 问市。 3．工业机器人控制系统向基于PC机的开放型控制器方向发展，便于标准化、网络化；器件集成度提高，控制柜日见小巧，且 采用模块化结构；大大提高了系统的可靠性、易操作性和可维 修性。 4．机器人中的传感器作用日益重要，除采用传统的位置、速度、加速度等传感器外，装配、焊接机器人还应用了视觉、力觉等 传感器，而遥控机器人则采用视觉、声觉、力觉、触觉等多传 感器的融合技术来进行环境建模及决策控制；多传感器融合配 置技术在产品化系统中已有成熟应用。 5．虚拟现实技术在机器人中的作用已从仿真、预演发展到用于 过程控制，如使遥控机器人操作者产生置身于远端作业环境中 的感觉来操纵机器人。
6．当代遥控机器人系统的发展特点不是追求全自治系统，而是致力于操作者与机器人的人机交互控制，即遥控加局部自主系统构成完整的监控遥控操作系统，使智能机器人走出实验室进入实用化阶段。美国发射到火星上的“索杰纳”机器人就是这种系统成功应用的最著名实例。 7．机器人化机械开始兴起。从94年美国开发出“虚拟轴机床”以来，这种新型装置已成为国际研究的热点之一探索开拓其实际应用的领域。我国的工业机器人从80年代“七五”科技攻关开始起步，在国家的支持下，通过“七五”、“八五”科技攻关，目前已基本掌握了机器人操作机的设计制造技术、控制系统硬件和软件设计技术、运动学和轨迹规划技术，生产了部分机器人关键元器件，开发出喷漆、弧焊、点焊、装配、搬运等机器人；其中有130多台套喷漆机器人在二十余家企业的近30条自动喷漆生产线（站）上获得规模应用，弧焊机器人已应用在汽车制造厂的焊装线上。但总的来看，我国的工业机器人技术及其工程应用的水平和国外比还有一定的距离，如：可靠性低于国外产品；机器人应用工程起步较晚，应用领域窄，生产线系统技术与国外比有差距；在应用规模上，我国已安装的国产工业机器人约200台，约占全球已安装台数的万分之四。以上原因主要是没有形成机器人产业，当前我国的机器人生产都是应用户的要求，“一客户，一次重新设计”，品种规格多、批量小、零部件通用化程度低、供货周期长、成本也不低，而且质量、可
纳米光电子技术的发展及应用
纳米光电子技术的发展及应用 摘要:纳米技术（nanotechnology）是用单个原子、分子制造物质的科学技术，研究结构尺寸在0.1至100纳米范围内材料的性质和应用。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，它是现代科学和现代技术结合的产物,由纳米技术而产生一些先进交叉学科技术，本文主要讲述的纳米光电子技术就是纳米技术与光电技术的结合的一个实例，随着纳米技术的不断成熟和光电子技术的不断发展，两者的结合而产生的纳米光电子器件也在不断的发展,其应用也在不断扩大。 关键词：纳米技术纳米光电子技术纳米光电子器件应用 一、前言 纳米材料与技术是20世纪80年代末才逐步发展起来的前沿性，交叉性的学科领域，为21世纪三大高新科技之一。而如今，纳米技术给各行各业带来了崭新的活力甚至变革性的发展，该性能的纳米产品也已经走进我们的日常生活，成为公众视线中的焦点。[2 纳米技术的概念由已故美国著名物理学家理查德。费因曼提出，而不同领域对纳米技术的看法大相径庭，就目前发展现状而言大体分为三种：第一种，是美国科学家德雷克斯勒博士提出的分子纳米技术。而根据这一概念，可以制造出任何种类的分子结构；第二种概念把纳
米技术定位为微加工技术的极限，也就是通过纳米技术精度的“加工”来人工形成纳米大小的结构的技术；第三种概念是从生物角度出发而提出的，而在生物细胞和生物膜内就存在纳米级的结构 二、纳米技术及其发展史 1993年，第一届国际纳米技术大会(INTC)在美国召开，将纳米技术划分为6大分支：纳米物理学、纳米生物学、纳米化学、纳米电子学、纳米加工技术和纳米计量学，促进了纳米技术的发展。由于该技术的特殊性，神奇性和广泛性，吸引了世界各国的许多优秀科学家纷纷为之努力研究。纳米技术一般指纳米级(0.1一100nm)的材料、设计、制造，测量、控制和产品的技术。纳米技术主要包括：纳米级测量技术：纳米级表层物理力学性能的检测技术：纳米级加工技术；纳米粒子的制备技术；纳米材料；纳米生物学技术；纳米组装技术等。其中纳米技术主要为以下四个方面 1、纳米材料：当物质到纳米尺度以后，大约是在0.1—100纳米这个范围空间，物质的性能就会发生突变，出现特殊性能。这种既具不同于原来组成的原子、分子，也不同于宏观的物质的特殊性能构成的材料，即为纳米材料。 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. 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
纳米材料文献综述
北京化工大学北方学院NORTH COLLEGE OF BEIJING UNIVERSITY OF CHEMICAL TECHNOLOGY 碳纳米管的性质与应用 姓名：赵开 专业：应用化学 班级： 0804 学号： 080105097 2011年05月
文献综述 前言 本人论题为《碳纳米管的性质与应用》。碳纳米管是一维碳基纳米材料，其径向尺寸为纳米级，轴向尺寸为微米量级，管子两端基本上都封口。碳纳米管具有尺寸小、机械强度高、比表面大、电导率高、界面效应强等力学，电磁学特点。近年来，碳纳米管在力学、电磁学、医学等方面得到了广泛应用。 本文根据众多学者对碳纳米管的研究成果，借鉴他们的成功经验，就碳纳米管的性质及其功能等方面结合最新碳纳米管的应用做一些简要介绍。本文主要查阅近几年关于碳纳米管相关研究的文献期刊。
碳纳米管（CNT）是碳的同素异形体之一，是由六元碳环构成的类石墨平面卷曲而成的纳米级中空管，其中每个碳原子通过SP2杂化与周围3个碳原子发生完全键合。碳纳米管是由一层或多层石墨按照一定方式卷曲而成的具有管状结构的纳米材料。由单层石墨平面卷曲形成单壁碳纳米管（SWNT），多层石墨平面卷曲形成多壁碳纳米管（MWNT）。自从1991年日本科学家lijima发现碳纳米管以来，其以优异的力学、热学以及光电特性受到了化学、物理、生物、医学、材料等多个领域研究者的广关注。 一、碳纳米管的性质 碳纳米管的分类 研究碳纳米管的性质首先要对其进行分类。（1）按照石墨层数分类，碳纳米管可分为单壁碳纳米管和多壁碳纳米管。（2）按照手性分类，碳纳米管可分为手性管和非手性管。其中非手性管又可分为扶手椅型管和锯齿型管。（3）按照导电性能分类，碳纳米管可分为导体管和半导体管。 碳纳米管的力学性能 碳纳米管无缝管状结构和管身良好的石墨化程度赋予了碳纳米管优异的力学性能。其拉伸强度是钢的100倍，而质量只有钢的1/ 6，并且延伸率可达到20 %，其长度和直径之比可达100～1000，远远超出一般材料的长径比，因而被称为“超强纤维”。碳纳米管具有如此优良的力学性能是一种绝好的纤维材料。它具有碳纤维的固有性质，强度及韧性均远优于其他纤维材料[1]。单壁碳纳米管的杨氏模量在1012Pa范围内，在轴向施加压力或弯曲碳纳米管时，当外力大于欧拉强度极限或弯曲强度，它不会断裂而是先发生大角度弯曲然后打卷形成麻花状物体，但是当外力释放后碳纳米管仍可以恢复原状。 碳纳米管的电磁性能
机器人发展历史及未来发展趋势
机器人的发展历史及未来发展趋势 【摘要】随着科技的发展，机器人在越来越多的领域发挥着越来越重要的作用。机器人也已不是仅仅在科幻小说和科幻电影里出现，在很多领域里我们都可以看到机器人 的身影。我们相信，随着科学技术的不断发展，在不远的将来，机器人会变得更加普遍。同时，它们所具有的功能也会越来越多。 接下来，本文将具体介绍机器人的发展历史，同时也会根据科技的最新发展分析 机器人未来的发展趋势。 【关键词】机器人发展历史发展趋势 一、机器人的定义 机器人是在怎样的情况下产生的？ 机器人形象和机器人一词，最早出现在科幻和文学作品中。1920年，一名捷克作家发表了一部名为《罗萨姆的万能机器人》的剧本，剧中叙述了一个叫罗萨姆的公司 把机器人作为人类生产的工业品推向市场，让它充当劳动力代替人类劳动的故事。作 者根据小说中Robota（捷克文，原意为“劳役、苦工”）和Robotnik(波兰文，原意为“工人”），创造出“机器人”这个词。 那机器人的定义到底是什么呢？ 在科技界，科学家会给每一个科技术语一个明确的定义，机器人问世已有几十年，但对机器人的定义仍然仁者见仁，智者见智，没有一个统一的意见。原因之一是机器 人还在发展，新的机型，新的功能不断涌现。根本原因主要是因为机器人涉及到了人 的概念，成为一个难以回答的哲学问题。就像机器人一词最早诞生于科幻小说之中一样，人们对机器人充满了幻想。也许正是由于机器人定义的模糊，才给了人们充分的 想像和创造空间。 在1967年日本召开的第一届机器人学术会议上，人们提出了两个有代表性的定义。一是森政弘与合田周平提出的：“机器人是一种具有移动性、个体性、智能性、通用性、半机械半人性、自动性、奴隶性等7个特征的柔性机器”。从这一定义出发，森政弘又提出了用自动性、智能性、个体性、半机械半人性、作业性、通用性、信息性、柔性、有限性、移动性等10个特性来表示机器人的形象；另一个是加藤一郎提出的具有如下3个条件的机器称为机器人： 1．具有脑、手、脚等三要素的个体； 2．具有非接触传感器（用眼、耳接受远方信息）和接触传感器；
纳米压印技术
纳米压印技术 李学明 摘要：纳米压印技术突破了传统光刻在特征尺寸减小过程中的难题，具有分辨率高、低成本、高产率的特点。自1995年提出以来，纳米压印已经经过了14年的发展，演变出了多种压印技术，广泛应用于半导体制造、mems、生物芯片、生物医学等领域。被誉为十大改变人类的技术之一。 关键词：纳米压印纳米技术微米纳米加工技术 Overview of Nanoimprint Lithography Technology Li Xueming Abstract: Nanoimprint lithography is a low cost and high throughput mass manufacturing technology with sub-10nm resolution, while many other technologies suffer serious drawbacks. It has been 14 years since Stephen Y Chou released this idea in 1995. There are lots of technologies derived from imprint lithography, and are popular in semiconductor manufacturing, mems, biomchip, biomedicine field. Nanoimprint has been high praised as one of the ten emerging technologies that will change the world. 压印这门古老的技术，从几千年前就为我们的生活带来了便利。古代帝王的玉玺、四大发明的活体印刷，甚至是我们的中秋美食月饼，都是压印技术的完美应用。硅器时代，同样是压印技术，也正为微电子行业带来了新的惊喜。 在半导体技术的发展过程中，器件的特征尺寸越来越小，光刻也变得越发复杂，而这也导致了下一代光刻(NGL, next generation lithography）的成本不断增加。要继续追求特征尺寸的缩小，就需要光刻中曝光波长的减小，而涉及到曝光波长的变化，就需要光刻工具的更替，这种更替需要的花费极其昂贵，对于许多公司来说都是望而止步。因此，许多研究机构都在努力寻找可替代的光刻技术。1995年，华裔科学家周郁（Stephen Chou）提出了纳米压印光刻（NIL）的思想。有别于传统的光刻技术，纳米压印将模具上的图形直接转移到衬底上，从而达到量产化的目的。纳米压印光刻技术具有加工原理简单，分辨率高，生产效率高，成本低等优点。 Electron beam光刻虽然有很高的分辨率，但是由于其工艺产率低，不适合大批量生产；X-ray光刻产率高，但是这种光刻的掩膜板和曝光系统非常复杂且昂贵。而纳米压印采用1：1比例的模版生成线宽，不用考虑图形转移受到分辨率限制的问题。鉴于这些优点，纳米压印技术已经被国际半导体技术蓝图机构（ITRS）收录纳入在16nm节点上。MIT的Technology Review于2003年发布的10 EMERGING TECHNOLOGIES THAT WILL CHANGE THE WORLD中，纳米压印也榜上有名。 长期以来，NIL受到了普遍的关注与推动，越来越多的研究机构和商业机构都开始加入这一领域。目前NIL主要的商业机构有：Nanonex Corp，由Stephen Chou于2000年创立，Molecular Imprint Inc（MII），该公司的技术由德克萨斯大学授权，另外还有奥地利的EV Group、德国SUSS MicroTec以及瑞典Obducat。
纳米科学与技术的发展历史
纳米科学与技术的发展历史 物三李妍 1130060110 纳米科学与技术(简称纳米科技)是80年代后期发展起来的,面向21 世纪的综合交叉性 学科领域,是在纳米尺度上新科学概念和新技术产生的基础.它把介观体系物理、量子力学、混沌物理等为代表的现代科学和以扫描探针显微技术、超微细加工、计算机等为代表的高技术相结合, 在纳米尺度上(0.1nm到10nm之间)研究物质(包括原子、分子)的特性和相互 作用,以及利用原子、分子及物质在纳米尺度上表现出来的特性制造具有特定功能的产品,实现生产方式的飞跃。 历史背景 对于纳米科技的历史, 可以追溯到30多年前着名物理学家、诺贝尔奖获得者Richard Feynman于美国物理学会年会上的一次富有远见性的报告 . 1959 年他在《低部还有很大 空间》的演讲中提出:物理学的规律不排除用单个原子制造物品的可能。也就是说, 人类 能够用最小的机器制造更小的机器。直至达到分子或原子状态, 最后可以直接按意愿操纵原子并制造产品。他在这篇报告中幻想了在原子和分子水平上操纵和控制物质.他的设想 包括以下几点: (1)如何将大英百科全书的内容记录到一个大头针头部那么大的地方; (2) 计算机微型化; (3)重新排列原子.他提醒到, 人类如果有朝一日能按自己的主观意愿排列原子的话, 世界将会发生什么? (4) 微观世界里的原子.在这种尺度上的原子和在体块材 料中原子的行为表现不同.在原子水平上, 会出现新的相互作用力、新颖的性质以及千奇 百怪的效应. 就物理学家来说, 一个原子一个原子地构建物质并不违背物理学规律.这正 是关于纳米技术最早的构想。20 世纪70 年代, 科学家开始从不同角度提出有关纳米技术的构想。美国康奈尔大学Granqvist 和Buhrman 利用气相凝集的手段制备出纳米颗粒, 提出了纳米晶体材料的概念, 成为纳米材料的创始者。之后, 麻省理工学院教授德雷克斯勒积极提倡纳米科技的研究并成立了纳米科技研究小组。纳米科技的迅速发展是在20 世纪 80 年代末、90 年代初。1981 年发明了可以直接观察和操纵微观粒子的重要仪器——— 扫描隧道显微镜(STM)、原子力显微镜(AFM), 为纳米科技的发展起到了积极的促进作用。1984 年德国学者格莱特把粒径6 nm 的金属粉末压成纳米块, 经研究其内部结构, 指出了它界面奇异结构和特异功能。1987 年, 美国实验室用同样的方法制备了纳米TiO2 多晶体。1990 年7月第一届国际纳米科学技术会议与第五届国际扫描隧道显微学会议在美国巴尔
纳米材料综述 论文
纳米材料综述 1 引言 纳米材料是指晶粒尺寸为纳米级(10-9米)的超细材料，它的微粒尺寸大于原子簇，小于通常的微粒，一般为100一102nm。它包括体积分数近似相等的两个部分:一是直径为几个或几十个纳米的粒子;二是粒子间的界面。前者具有长程序的晶状结构，后者是既没有长程序也没有短程序的无序结构。 1984年德国萨尔兰大学的Gleiter以及美国阿贡试验室的Siegel相继成功地制得了纯物质的纳米细粉。Gleiter在高真空的条件下将粒径为6nm的Fe粒子原位加压成形，烧结得到纳米微晶块体，从而使纳米材料进入了一个新的阶段。1990年7月在美国召开的第一届国际纳米科学技术会议，正式宣布纳米材料科学为材料科学的一个新分支。从材料的结构单元层次来说，它介于宏观物质和微观原子、分子的中间领域。在纳米材料中，界面原子占极大比例，而且原子排列互不相同，界面周围的晶格结构互不相关，从而构原子排列互不相同，界面周围的晶格结构互不相关，从而构. 在纳米材料中，纳米晶粒和由此而产生的高浓度晶界是它的两个重要特征。纳米晶粒中的原子排列已不能处理成无限长程有序，通常大晶体的连续能带分裂成接近分子轨道的能级，高浓度晶界及晶界原子的特殊结构导致材料的力学性能、磁性、介电性、超导性、光学乃至热力学性能的改变。纳米相材料和其他固体材料都是由同样的原子组成，只不过这些原子排列成了纳米级的原子团，成为组成这些新材料的结构粒子或结构单元。其常规纳米材料中的基本颗粒直径不到l00nm，包含的原子不到几万个。一个直径为3nm的原子团包含大约900个原子，几乎是英文里一个句点的百万分之一，这个比例相当于一条300多米长的帆船跟整个地球的比例。 2 纳米材料特性 一般在宏观领域中，某种物质固体的理化特性与该固体的尺度大小无关。当物质颗粒小于100 nm时，物质本身的许多固有特性均发生质的变化。这种现象称为“纳米效应”。纳米材料具有三大效应：表面效应、小尺寸效应和宏观量子隧道效应。 2.1表面效应 纳米材料的表面效应是指纳米粒子的表面原子数与总原子数之比随粒径的变小而急剧增大后所引起的性质上的变化。随着粒径变小，表面原子所占百分数将会显著增加。当粒径降到1 nm时，表面原子数比例达到约90%以上，原子几乎全部集中到纳米粒子表面。由于纳米粒子表面原子数增多，表面原子配位数不足和高的表面能，使这些原子易与其它原子相结合而稳定下来，故具有很高的化学活性。 2.2小尺寸效应 由于颗粒尺寸变小所引起的宏观物理性质的变化称为小尺寸效应。对超微颗粒而言，尺寸变小，比表面积增加，从而产生一系列新奇的性质： 1)特殊的光学性质：纳米金属的光吸收性显著增强。粒度越小，光反射率越低。所有的金属在超微颗粒状态都呈现为黑色。尺寸越小，颜色愈黑。金属超微颗粒对光的反射率通常可低于l％，约几微米的厚度就能完全消光。相反，一些
机器人发展现状及趋势分析
机器人发展现状及趋势分析 一、机器人创新发展概述 机器人是集机械、电子、控制、传感、人工智能等多学科先进技术于一体的自动化装备。自1956年机器人产业诞生后，经过近60年发展，机器人已经被广泛应用在装备制造、新材料、生物医药、智慧新能源等高新产业。机器人与人工智能技术、先进制造技术和移动互联网技术的融合发展，推动了人类社会生活方式的变革。 当前，我国机器人市场进入高速增长期，工业机器人连续五年成为全球第一大应用市场，服务机器人需求潜力巨大，核心零部件国产化进程不断加快，创新型企业大量涌现，部分技术已可形成规模化产品，并在某些领域具有明显优势。下面一起随着云里物里科技来看下。 （一）机器人创新发展进程 图1机器人创新发展进程 第一阶段，发展萌芽期。1954年，第一台可编程的机器人在美国诞生。1958年，美国发明家恩格尔伯格建立了Unimation公司，并于1959年研制出了世界上第一台工业机器人。这一阶段，随着机构理论和伺服理论的发展，机器人进入了实用阶段。 第二阶段，产业孕育期。1962年，美国AMF公司生产出第一台圆柱坐标型机器人。1969年，日本研发出第一台以双臂走路的机器人。同时日本、德国等国家面临劳动力短缺等问题，因而投入巨资研发机器人，技术迅速发展，成为机器人强国。这一阶段，随着计算机技术、现代控制技术、传感技术、人工智能技术的发展，机器人也得到了迅速的发展。这一时期的机器人属于“示教再现”（Teach-in/Playback）型机器人，只具有记忆、存储能力，按相应程序重复作业，对周围环境基本没有感知与反馈控制能力。
第三阶段，快速发展期。1984年，美国推出医疗服务机器人Help Mate，可在医院里为病人送饭、送药、送邮件。1999年，日本索尼公司推出大型机器人爱宝（AIBO）。这一阶段，随着传感技术，包括视觉传感器、非视觉传感器（力觉、触觉、接近觉等）以及信息处理技术的发展，出现了有感觉的机器人。焊接、喷涂、搬运等机器人被广泛应用于工业行业。2002年，丹麦iRobot公司推出了吸尘器机器人，是目前世界上销量最大的家用机器人。2006年起，机器人模块化、平台统一化的趋势越来越明显。近五年来，全球工业机器人销量年均增速超过17%，与此同时，服务机器人发展迅速，应用范围日趋广泛，以手术机器人为代表的医疗康复机器人形成了较大产业规模，空间机器人、仿生机器人和反恐防暴机器人等特种作业机器人实现了应用。 第四阶段，智能应用期。这一阶段，随着感知、计算、控制等技术的迭代升级和图像识别、自然语音处理、深度认知学习等人工智能技术在机器人领域的深入应用，机器人领域的服务化趋势日益明显，逐渐渗透到社会生产生活的每一个角落。 （二）机器人产业规模加速增长 根据IDC预测，在全球机器人区域分布中，亚太市场处于绝对领先地位，预计其2020年支出将达1330亿美元，全球占比达71%；欧洲、中东和非洲为第二大区域；美洲是第三大市场。 图22020年全球机器人市场占比 近年来，中国各地发展机器人积极性较高，行业应用得到快速推广，市场规模增速明显。2017年，我国机器人市场规模达到62.8亿美元，2020年，预计超过100亿美元。