第八章 表面處理

第八章表面處理1第一頁(yè)，共九十頁(yè)，2022年，8月28日1納米表面工程的內(nèi)涵在開展相關(guān)理論研究與實(shí)踐應(yīng)用的基礎(chǔ)上，“納米表面工程”這一新的概念和領(lǐng)域應(yīng)運(yùn)而生。2000年，徐濱士等人在《中國(guó)機(jī)械工程》雜志上首先提出了“納米表面工程”的概念。2002年國(guó)際表面工程學(xué)科創(chuàng)始人、中國(guó)工程院外籍院士、英國(guó)伯明翰大學(xué)T.Bell教授訪華時(shí)對(duì)納米表面工程的提法給予充分的肯定，并確定與中國(guó)學(xué)者聯(lián)合開展納米表面工程的研究工作。第八章納米表面工程

2第二頁(yè)，共九十頁(yè)，2022年，8月28日1納米表面工程的內(nèi)涵納米表面工程是以納米材料和其他低維非平衡材料為基礎(chǔ)，通過(guò)特定的加工技術(shù)和手段，對(duì)固體表面進(jìn)行強(qiáng)化、改性、超精細(xì)加工或賦予表面新功能的系統(tǒng)工程。產(chǎn)生機(jī)敏表面、納米智能表面和表面納米器件。（潛艇蒙皮、坦克外殼）簡(jiǎn)言之，納米表面工程就是將納米材料和納米技術(shù)與表面工程交叉、復(fù)合、綜合并開發(fā)應(yīng)用。第八章納米表面工程

3第三頁(yè)，共九十頁(yè)，2022年，8月28日1納米表面工程的內(nèi)涵與傳統(tǒng)的表面工程相比，其特點(diǎn)是：取決于基體性能的因素被弱化，表面處理、改性和功能化的自由度擴(kuò)大，表面加工技術(shù)的作用更加突出，產(chǎn)品的附加值更高。第八章納米表面工程

4第四頁(yè)，共九十頁(yè)，2022年，8月28日1納米表面工程的內(nèi)涵第八章納米表面工程

什么是“納米表面”納米量級(jí)厚度的薄膜表面含有納米顆粒與原子團(tuán)族表面含有納米碳管復(fù)合納米表面5第五頁(yè)，共九十頁(yè)，2022年，8月28日2納米表面工程產(chǎn)生的背景

隨著納米科技的發(fā)展，微機(jī)電系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、制造日益增多，制造技術(shù)以由亞微米層次進(jìn)入到原子、分子級(jí)的納米層次。納米機(jī)器人、納米鉗、納米電機(jī)、……，此類機(jī)電系統(tǒng)涉及到大量的表面科學(xué)表面技術(shù)問(wèn)題，且隨著尺寸減小和表面效應(yīng)的出現(xiàn)，傳統(tǒng)的的表面設(shè)計(jì)和加工方法以不再適應(yīng)。第八章納米表面工程

6第六頁(yè)，共九十頁(yè)，2022年，8月28日2納米表面工程產(chǎn)生的背景要求材料在特殊情況，如超高溫/低溫、超高壓、高真空、強(qiáng)氧化還原或腐蝕環(huán)境以及存在輻射、聲吸收、信號(hào)屏蔽、承受點(diǎn)載荷等條件下服役的情況越來(lái)越多，由于納米材料在力、電、聲、光、熱、磁方面表現(xiàn)出與宏觀材料不同的特性。因此傳統(tǒng)材料表面納米化顯得特別重要。第八章納米表面工程

7第七頁(yè)，共九十頁(yè)，2022年，8月28日3實(shí)現(xiàn)表面納米化的三種途徑在金屬材料表面獲得納米結(jié)構(gòu)表層主要途徑有三種：表面涂覆或沉積方法、表面自身納米化方法和混合納米化方法。（1）表面涂覆或沉積方法首先利用納米粉體制備技術(shù)獲得具有納米尺度的顆粒，再將這些顆粒通過(guò)表面技術(shù)固結(jié)在材料的表面，形成一個(gè)與基體化學(xué)成分相同（或不同）的納米結(jié)構(gòu)表層。第八章納米表面工程

8第八頁(yè)，共九十頁(yè)，2022年，8月28日納米固體薄膜制備技術(shù)直流濺射射頻濺射磁控濺射離子束濺射真空蒸發(fā)濺射沉積離子鍍物理氣相沉積（PVD）化學(xué)氣相沉積

（CVD）分子束外延

（MBE）氣相沉積電鍍法溶膠-凝膠法電阻加熱感應(yīng)加熱電子束加熱激光加熱直流二極型離子鍍射頻放電離子鍍等離子體離子鍍

HFCVD

PECVD

LECVD

9第九頁(yè)，共九十頁(yè)，2022年，8月28日3實(shí)現(xiàn)表面納米化的三種途徑

這種材料的主要特征是：納米結(jié)構(gòu)表層內(nèi)晶粒大小比較均勻、晶粒尺寸可以控制；表層與基體之間存在著明顯得界面；材料的外形尺寸較處理前有所增加。許多常規(guī)表面涂層和沉積技術(shù)都具有開發(fā)納米表面膜層的潛力，如PVD、CVD、電解沉積等。通過(guò)工藝參數(shù)的調(diào)節(jié)，可以控制納米結(jié)構(gòu)表層的厚度和納米晶粒的尺寸，整個(gè)工藝過(guò)程的關(guān)鍵是實(shí)現(xiàn)表層與基體之間以及表層納米顆粒之間的牢固結(jié)合。第八章納米表面工程

10第十頁(yè)，共九十頁(yè)，2022年，8月28日3實(shí)現(xiàn)表面納米化的三種途徑目前，這些技術(shù)經(jīng)過(guò)不斷地發(fā)展和完善，已比較成熟。（2）表面自身納米化方法對(duì)于多晶材料，采用非平衡處理方法增加材料表面的自由能，可以使粗晶組織逐漸細(xì)化至納米量級(jí)。這種材料的主要特征是：晶粒尺寸沿厚度方向逐漸增大；納米結(jié)構(gòu)表層與基體之間沒有明顯的界面；處理前后材料的外形尺寸基本不變。第八章納米表面工程

11第十一頁(yè)，共九十頁(yè)，2022年，8月28日3實(shí)現(xiàn)表面納米化的三種途徑由非平衡實(shí)現(xiàn)表面納米化主要有兩種方法，即表面機(jī)械（加工）處理法和非平衡熱力學(xué)法，不同方法所采用的工藝和由其導(dǎo)致納米化的微觀機(jī)理均存在著較大的差異。（3）混合納米化方法在制備熱噴涂層、電刷鍍層、粘結(jié)層等表面工程涂覆層時(shí)，在基質(zhì)層中復(fù)合納米顆粒以改變涂覆層本身的綜合性能或制備出特殊的功能涂層。第八章納米表面工程

12第十二頁(yè)，共九十頁(yè)，2022年，8月28日3實(shí)現(xiàn)表面納米化的三種途徑目前，較為成熟的使用納米表面工程技術(shù)制備的表面涂覆層主要屬于這種方式。第八章納米表面工程

13第十三頁(yè)，共九十頁(yè)，2022年，8月28日4.實(shí)用納米表面技術(shù)圍繞以上途徑開展研究，當(dāng)前已經(jīng)開發(fā)出多種實(shí)用的納米表面工程技術(shù)。（1）納米薄膜制備技術(shù)薄膜技術(shù)是通過(guò)某些特定工藝（常用濺射法），在物體表面沉積附著一層或者多層與基體材料材質(zhì)不同的薄膜，使物體表面具有與基體材料不同性能的技術(shù)。第八章納米表面工程

14第十四頁(yè)，共九十頁(yè)，2022年，8月28日4.實(shí)用納米表面技術(shù)（1）納米薄膜制備技術(shù)按薄膜的用途，可以將其分為功能性薄膜和保護(hù)性薄膜兩大類。兩大類中又有納米多層膜和納米復(fù)合膜之分。納米多層膜一般是由兩種厚度在納米尺度上的不同材料層交替排列而成的涂層體系。第八章納米表面工程

15第十五頁(yè)，共九十頁(yè)，2022年，8月28日4.實(shí)用納米表面技術(shù)（1）納米薄膜制備技術(shù)由于膜層在納米量級(jí)上排列的周期性，兩種材料具有一個(gè)基本固定的超點(diǎn)陣周期，雙層厚度為5～10nm，一些涂層在X射線衍射圖上產(chǎn)生了附加的超點(diǎn)陣峰，對(duì)這些涂層又稱之為納米超點(diǎn)陣涂層。納米復(fù)合膜是由兩相或兩相以上的固態(tài)物質(zhì)組成的薄膜材料，其中至少有一相是納米晶，其他相可以是納米晶，也可以是非晶態(tài)。第八章納米表面工程

16第十六頁(yè)，共九十頁(yè)，2022年，8月28日4.實(shí)用納米表面技術(shù)（2）納米熱噴涂技術(shù)熱噴涂是表面工程領(lǐng)域中應(yīng)用十分廣泛的技術(shù)，在各種新型熱噴涂技術(shù)[如超音速火焰噴涂（HVOF）、高速電弧噴涂、氣體爆燃式噴涂、電熔爆炸噴涂、超音速等離子噴涂、真空等離子噴涂等不斷涌現(xiàn)的同時(shí)，納米熱噴涂技術(shù)已成為熱噴涂技術(shù)新的發(fā)展方向。第八章納米表面工程

17第十七頁(yè)，共九十頁(yè)，2022年，8月28日4.實(shí)用納米表面技術(shù)（2）納米熱噴涂技術(shù)熱噴涂納米涂層組成可分為三類：?jiǎn)我患{米顆粒材料的復(fù)合體系，特別是陶瓷或金屬陶瓷顆粒的復(fù)合體系具有重要的作用和意義。目前，完全的納米材料涂層離普及及應(yīng)用還有相當(dāng)距離。大部分的研究開發(fā)工作集中在在傳統(tǒng)涂覆層技術(shù)基礎(chǔ)上，添加復(fù)合納米材料，可在較低成本情況下，使涂覆層功能得到顯著提高。第八章納米表面工程

18第十八頁(yè)，共九十頁(yè)，2022年，8月28日熱噴涂法制備NC納米粒子（0D-n）：質(zhì)量太小，不能直接噴涂；噴涂過(guò)程中被燒結(jié)。液相分散噴霧合成法，原位生成噴霧合成法，機(jī)械研磨合成法。納米結(jié)構(gòu)喂料(NanostrucyuredFeedstock,NF)納米結(jié)構(gòu)喂料的制備19第十九頁(yè)，共九十頁(yè)，2022年，8月28日液相分散噴霧合成法納米顆粒含納米顆粒的糊狀材料納米喂料水溶性粘結(jié)劑超音速分散熱空氣吹干+熱噴涂法制備NC20第二十頁(yè)，共九十頁(yè)，2022年，8月28日原位生成噴霧合成法

按液相合成法在液相中先生成納米粒子，通過(guò)過(guò)濾、滲透、反滲透及超離心等手段除出納米粒子以外的組分，再加入液相介質(zhì)何其它組分，用液相噴霧分散法獲得NF。熱噴涂法制備NC21第二十一頁(yè)，共九十頁(yè)，2022年，8月28日

通過(guò)機(jī)械研磨、機(jī)械合金、高能球磨等方法直接將微米粉或非晶金屬箔加工成NF。具體為：在干燥的高真空料機(jī)內(nèi)通入保護(hù)氣體（Ar,N2）；或在CH3OH和液氮介質(zhì)中通過(guò)對(duì)磨球/粉體比、磨球數(shù)量和尺寸、球磨能量、球磨溫度、介質(zhì)等參數(shù)的控制，對(duì)粉末粒子反復(fù)進(jìn)行熔結(jié)、斷裂過(guò)程，使晶粒不斷細(xì)化，達(dá)到納米尺寸。除去CH3OH和液氮介質(zhì)后，0D-n會(huì)因自身的靜電引力自行團(tuán)聚成微米級(jí)的納米結(jié)構(gòu)喂料。機(jī)械研磨合成法熱噴涂法制備NC22第二十二頁(yè)，共九十頁(yè)，2022年，8月28日NC組裝高速氧-燃?xì)鈬娡浚℉VOF）Jet-Kote噴槍結(jié)構(gòu)1-燃燒室，2-粉末入口，3-燃?xì)馔ǖ溃?-送粉通道，5-冷卻水道，6-噴嘴。123456345O2(H2,C3H6,C3H8)23第二十三頁(yè)，共九十頁(yè)，2022年，8月28日4.實(shí)用納米表面技術(shù)（2）納米熱噴涂技術(shù)例如，美國(guó)納米材料公司通過(guò)特殊粘結(jié)處理制成專用熱噴涂納米粉，用等離子噴涂方法獲得了納米結(jié)構(gòu)的Al2O3/TiO2涂層，該涂層致密度達(dá)95％～98％，結(jié)合強(qiáng)度比傳統(tǒng)噴涂粉末涂層提高2～3倍，表明納米結(jié)構(gòu)涂層具有良好的性能。研究表明，采用熱噴涂技術(shù)制備的納米結(jié)構(gòu)涂層性能優(yōu)異，在一些貴重、關(guān)鍵零件的應(yīng)用方面具有良好前景。第八章納米表面工程

24第二十四頁(yè)，共九十頁(yè)，2022年，8月28日4.實(shí)用納米表面技術(shù)（3）納米顆粒復(fù)合電刷鍍技術(shù)電刷技術(shù)是表面工程的重要組成部分，該技術(shù)具有設(shè)備輕便、工藝靈活、鍍覆速度快、鍍層種類多等優(yōu)點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用于機(jī)械零件表面修復(fù)與強(qiáng)化，尤其適用于現(xiàn)場(chǎng)及野外搶修。近年來(lái)，納米級(jí)顆粒材料在電刷鍍技術(shù)中的應(yīng)用，使芾惡化電刷鍍技術(shù)在高溫耐磨及抗接觸疲勞載荷領(lǐng)域呈現(xiàn)出強(qiáng)大生命力。第八章納米表面工程

25第二十五頁(yè)，共九十頁(yè)，2022年，8月28日4.實(shí)用納米表面技術(shù)（3）納米顆粒復(fù)合電刷鍍技術(shù)在電刷鍍鍍液中添加納米顆粒時(shí)制備的復(fù)合鍍層的摩擦性能有較大改善。在快速鎳鍍層中分別添加納米AL2O3、SiC、金剛石粉，通過(guò)對(duì)納米粉進(jìn)行表面改性處理，有效地提高了納米粉在鎳基復(fù)合鍍層中的共沉積量，顯著的改善了納米粉在鍍層中的均勻程度。第八章納米表面工程

26第二十六頁(yè)，共九十頁(yè)，2022年，8月28日4.實(shí)用納米表面技術(shù)（3）納米顆粒復(fù)合電刷鍍技術(shù)在不同的加熱溫度下，表現(xiàn)出比傳統(tǒng)快速鎳刷鍍層更好的顯微硬度和抗微動(dòng)磨損性能。其中添加納米AL2O3復(fù)合鍍層的使用溫度達(dá)400℃，且在此溫度下復(fù)合鍍層的顯微值為HV600，抗接觸疲勞循環(huán)次數(shù)由傳統(tǒng)鍍層的2×105提高到2×106，提高了一個(gè)數(shù)量級(jí)。納米電刷鍍技術(shù)可用于設(shè)備貴重零部件的修復(fù)與再制造。第八章納米表面工程

27第二十七頁(yè)，共九十頁(yè)，2022年，8月28日4.實(shí)用納米表面技術(shù)（4）納米減摩自修復(fù)添加劑技術(shù)機(jī)械部件的磨損，主要發(fā)生在邊界潤(rùn)滑和混合潤(rùn)滑狀態(tài)下，而潤(rùn)滑油添加劑，特別是摩擦改進(jìn)劑是降低其摩擦磨損最有效的途徑之一，也是國(guó)外表面工程中的重要發(fā)展方向。在一定溫度、壓力、摩擦力作用下，表面產(chǎn)生劇烈摩擦和塑性變形，納米顆粒在摩擦表面沉積，并與摩擦表面作用，填補(bǔ)表面微觀溝谷，從而形成一層具有抗磨減摩作用的修復(fù)膜。第八章納米表面工程

28第二十八頁(yè)，共九十頁(yè)，2022年，8月28日4.實(shí)用納米表面技術(shù)（4）納米減摩自修復(fù)添加劑技術(shù)通過(guò)發(fā)動(dòng)機(jī)臺(tái)架試驗(yàn)，該技術(shù)可使整車的動(dòng)力性、經(jīng)濟(jì)性以及尾氣排放都得到改善，燃油消耗率也降低了5％～10％。（5）納米固體潤(rùn)滑干膜技術(shù)固體潤(rùn)滑技術(shù)是將固體物質(zhì)涂（鍍）于摩擦界面，以降低摩擦，減少磨損的技術(shù)。與常用的液體潤(rùn)滑相比，固體潤(rùn)滑技術(shù)不需要相應(yīng)的潤(rùn)滑設(shè)備和裝置，不存在泄漏問(wèn)題。第八章納米表面工程

29第二十九頁(yè)，共九十頁(yè)，2022年，8月28日4.實(shí)用納米表面技術(shù)（5）納米固體潤(rùn)滑干膜技術(shù)

固體潤(rùn)滑技術(shù)不僅擴(kuò)充了潤(rùn)滑油、脂的應(yīng)用范圍，而且彌補(bǔ)了潤(rùn)滑油、脂的缺陷。例如，加入納米AL2O3顆粒，使固體潤(rùn)滑干膜的摩擦系數(shù)增大，耐磨性提高。某重載車輛平面彈子滾道部位，采用納米固體潤(rùn)滑干膜對(duì)其進(jìn)行處理后，涂層能有效地隔絕腐蝕介質(zhì)，同時(shí)涂層起到較好的減摩潤(rùn)滑作用。該技術(shù)可用于特殊情況下，貴重零部件的減摩、耐磨。第八章納米表面工程

30第三十頁(yè)，共九十頁(yè)，2022年，8月28日4.實(shí)用納米表面技術(shù)（6）納米粘結(jié)劑技術(shù)表面粘涂與粘結(jié)技術(shù)是指以高分子聚合物與一些特殊功能填料（如石墨、二硫化鉬、金屬粉末、陶瓷粉末和纖維）組成的復(fù)合材料涂覆于零件表面實(shí)現(xiàn)特定用途（如耐磨、抗蝕、絕緣、導(dǎo)電、保溫、防輻射等）的一種表面工程技術(shù)。第八章納米表面工程

31第三十一頁(yè)，共九十頁(yè)，2022年，8月28日4.實(shí)用納米表面技術(shù)（6）納米粘結(jié)劑技術(shù)納米材料因其優(yōu)異的特性，在表面粘涂與粘結(jié)技術(shù)領(lǐng)域顯示出廣闊的應(yīng)用前景。例如，含金剛石的納米膠粘劑具有優(yōu)異的耐磨性和很高的粘結(jié)強(qiáng)度。實(shí)驗(yàn)表明，隨著納米級(jí)金剛石粉在膠粘劑中加入量的增加，涂層的耐磨性提高，當(dāng)加入量為8％時(shí)，耐磨性是未添加的2.2倍，拉伸強(qiáng)度可達(dá)50MPa，比未添加的提高27.5％。第八章納米表面工程

32第三十二頁(yè)，共九十頁(yè)，2022年，8月28日4.實(shí)用納米表面技術(shù)（7）納米涂裝技術(shù)

納米復(fù)合涂料是指將納米顆粒用于涂料中所得到的一類具有抗輻射、耐老化、剝離強(qiáng)度高或具有某些特殊功能的涂料。例如，50～120nm球狀TiO2對(duì)衰減300～400nm的紫外線有明顯效果；納米SiO2具有極強(qiáng)的紫外線反射能力，對(duì)波長(zhǎng)400nm以內(nèi)的紫外線反射率達(dá)70％以上，是一種極好的抗老化添加劑；60nm的ZnO吸收300～400nm紫外線能力強(qiáng)。尤其是納米隱身涂料在軍事上有重要的應(yīng)用價(jià)值。第八章納米表面工程

33第三十三頁(yè)，共九十頁(yè)，2022年，8月28日4.實(shí)用納米表面技術(shù)（8）金屬表面納米化金屬表面納米晶化可以通過(guò)不同方法實(shí)現(xiàn)。例如，應(yīng)用超聲沖子沖擊工藝，可在Fe或不銹鋼表面獲得晶粒平均尺寸為10～20nm的表面層。超聲沖子沖擊450s后純Fe表面層的顯微組織形成了結(jié)晶位向?yàn)槿我馊∠虻募{米晶相，晶粒平均尺寸為10nm，而Fe的原始晶粒尺寸約為50ｕm。第八章納米表面工程

34第三十四頁(yè)，共九十頁(yè)，2022年，8月28日4.實(shí)用納米表面技術(shù)（8）金屬表面納米化該技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)之一是可以在復(fù)雜形狀零部件表面獲得納米晶表面層。該技術(shù)將為整體材料的納米晶化處理提供一個(gè)基本途徑，此項(xiàng)工作具有重大的創(chuàng)新意義。以上8個(gè)方面雖然已進(jìn)入實(shí)用化階段，但仍有廣闊的研究空間，許多深層次的理論問(wèn)題也有待探討。第八章納米表面工程

35第三十五頁(yè)，共九十頁(yè)，2022年，8月28日5納米表面工程的優(yōu)越性納米材料和納米技術(shù)在表面工程中的應(yīng)用存在巨大的機(jī)遇，同時(shí)面臨嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)。納米表面工程必須同時(shí)具備兩個(gè)條件。一是應(yīng)用的固體顆粒直徑必須處于納米尺度（1～100nm）;二是納米材料在表面性能上有大幅度的改善或發(fā)生突變。第八章納米表面工程

36第三十六頁(yè)，共九十頁(yè)，2022年，8月28日5納米表面工程的優(yōu)越性與傳統(tǒng)表面工程相比，納米表面工程的優(yōu)越性如下：（1）賦予表面新的服役性能納米材料的奇異特性保證了納米表面工程涂覆層的優(yōu)異性能。一是體現(xiàn)在涂覆層本身性能的提升上，如涂覆層的拉伸強(qiáng)度、屈服極限和抗接觸疲勞性能大幅度提高；二是體現(xiàn)在涂覆層的功能提升方面。納米表面工程的出現(xiàn)，解決了許多傳統(tǒng)表面工程技術(shù)解決不了的表面問(wèn)題。第八章納米表面工程

37第三十七頁(yè)，共九十頁(yè)，2022年，8月28日5納米表面工程的優(yōu)越性（1）賦予表面新的服役性能例如，高性能納米聲、光、電、磁膜及超硬膜的制備；再如，納米原位動(dòng)態(tài)自修復(fù)技術(shù)由于納米顆粒材料的作用能夠在金屬摩擦副表面形成修復(fù)薄膜，能夠在工作狀態(tài)下完成金屬摩擦副德原位動(dòng)態(tài)修復(fù)，延長(zhǎng)了零部件的服役壽命。第八章納米表面工程

38第三十八頁(yè)，共九十頁(yè)，2022年，8月28日5納米表面工程的優(yōu)越性（2）使零件設(shè)計(jì)時(shí)的選材發(fā)生重要變化

在納米表面工程中，在許多情況下，傳統(tǒng)意義上的基體材料有時(shí)只起載體作用，納米表面工程涂覆層成為實(shí)現(xiàn)其功能或性能的主體。例如，高速鋼刀具可以改為強(qiáng)度、韌性高的材質(zhì)，通過(guò)在刀刃表面沉積納米超硬膜來(lái)實(shí)現(xiàn)切削功能；耐蝕材料和抗高溫材料也可以改為普通材質(zhì)，通過(guò)對(duì)與介質(zhì)接觸的表面實(shí)施納米化處理而起到抗蝕、抗高溫作用等。第八章納米表面工程

39第三十九頁(yè)，共九十頁(yè)，2022年，8月28日5納米表面工程的優(yōu)越性（3）為表面工程的復(fù)合提供新途徑納米表面工程能夠?yàn)楸砻婀こ碳夹g(shù)的復(fù)合提高一跳新的途徑，具有廣闊的應(yīng)用前景。例如，金屬表面的納米化，賦予了基質(zhì)表層優(yōu)異性能。表面納米化與離子滲氮技術(shù)結(jié)合，使?jié)B氮工藝由原來(lái)的在500℃條件下處理24h轉(zhuǎn)變?yōu)?00℃條件下的處理9h。第八章納米表面工程

40第四十頁(yè)，共九十頁(yè)，2022年，8月28日6納米表面工程中的科學(xué)問(wèn)題當(dāng)前納米表面工程的科學(xué)問(wèn)題主要有如下幾點(diǎn)。（1）納米材料的表面效應(yīng)、界面效應(yīng)對(duì)納米材料本身和納米復(fù)合材料結(jié)構(gòu)、物理性能、化學(xué)性能、力學(xué)性能等影響的機(jī)理問(wèn)題。隨著顆粒直徑的變小，比表面積將會(huì)顯著地增加，高的比表面使處理表面的原子數(shù)越來(lái)越多，同時(shí)表面能迅速增加，從而使這些表面原子具有高的活性，極不穩(wěn)定。第八章納米表面工程

41第四十一頁(yè)，共九十頁(yè)，2022年，8月28日6納米表面工程中的科學(xué)問(wèn)題這些表面原子一遇到其他原子會(huì)很快結(jié)合使其穩(wěn)定化，這就是活化的原因。這種表面原子的活性不但引起納米顆粒表面原子輸運(yùn)和構(gòu)型變化，同時(shí)也引起表面電子自旋構(gòu)象和電子能譜的變化。納米材料具有非常大的界面，界面的原子排列相當(dāng)混亂，原子在外力變形的條件下很容易遷移，因此表現(xiàn)出很好的韌性與一定的延展性。第八章納米表面工程

42第四十二頁(yè)，共九十頁(yè)，2022年，8月28日6納米表面工程中的科學(xué)問(wèn)題對(duì)納米材料的表面、界面效應(yīng)特性的形成機(jī)理進(jìn)行深入研究和表征，有助于對(duì)納米材料進(jìn)行有效的表面改性、界面優(yōu)化設(shè)計(jì)和控制，進(jìn)而解決諸如納米顆粒材料的團(tuán)聚問(wèn)題、吸附問(wèn)題，介觀、微觀和宏觀材料的交互作用問(wèn)題等。目前微米級(jí)材料的性能已有很多報(bào)道，但是納米級(jí)材料的性能研究結(jié)果報(bào)道較少，這就為表面工程中選用納米材料帶來(lái)困難。第八章納米表面工程

43第四十三頁(yè)，共九十頁(yè)，2022年，8月28日6納米表面工程中的科學(xué)問(wèn)題（2）宏觀材料的表面納米化及其對(duì)材料表面改性的作用機(jī)理

在納米表面工程中，采用不同的手段進(jìn)行宏觀材料的表面納米化是表面改性的重要途徑，其基本原理和方法需要深入研究。例如：不同尺度、不同層次的宏觀、微觀及介觀下的材料過(guò)渡設(shè)計(jì)及闡述相應(yīng)的內(nèi)在聯(lián)系，如涂層、梯度功能材料、復(fù)合超薄膜；表面納米化改性設(shè)計(jì)過(guò)程中涉及的微結(jié)構(gòu)形成熱力學(xué)和動(dòng)力學(xué)過(guò)程。第八章納米表面工程

44第四十四頁(yè)，共九十頁(yè)，2022年，8月28日6納米表面工程中的科學(xué)問(wèn)題（3）宏觀環(huán)境中介觀材料的行為和作用機(jī)理問(wèn)題例如含納米顆粒的復(fù)合電刷鍍技術(shù)中，納米顆粒在多相離子體系中的鍍液的分散、穩(wěn)定機(jī)制；復(fù)合鍍層納米顆粒沉積機(jī)理和對(duì)鍍層組織結(jié)構(gòu)的影響機(jī)理以及納米顆粒與基體的相容性、匹配性等問(wèn)題。第八章納米表面工程

45第四十五頁(yè)，共九十頁(yè)，2022年，8月28日7發(fā)展納米表面工程的意義21世紀(jì)是納米科技時(shí)代，納米材料和納米科技將在傳統(tǒng)技術(shù)的基礎(chǔ)上滲入國(guó)民工業(yè)和人民生活的各個(gè)領(lǐng)域。現(xiàn)代工業(yè)產(chǎn)品追求性能先進(jìn)、經(jīng)濟(jì)耐用、節(jié)能節(jié)材、有利于環(huán)保。實(shí)現(xiàn)這些目標(biāo)，納米表面工程將可以大顯身手，為社會(huì)發(fā)展和科技進(jìn)步作出貢獻(xiàn)。第八章納米表面工程

46第四十六頁(yè)，共九十頁(yè)，2022年，8月28日7發(fā)展納米表面工程的意義（1）納米表面工程與制造業(yè)技術(shù)創(chuàng)新十六大報(bào)告明確指出：“堅(jiān)持以信息化帶動(dòng)工業(yè)化，以信息化促進(jìn)工業(yè)化，走出一條科技含量高、經(jīng)濟(jì)效益好、資源消耗低、環(huán)境污染少、人力資源優(yōu)勢(shì)得到充分發(fā)揮的新型工業(yè)化路子?！秉h中央提出的新興工業(yè)化道路，就是充分運(yùn)用最新科技成果和依靠科技進(jìn)步的工業(yè)化。第八章納米表面工程

47第四十七頁(yè)，共九十頁(yè)，2022年，8月28日7發(fā)展納米表面工程的意義（1）納米表面工程與制造業(yè)技術(shù)創(chuàng)新

2001年中國(guó)工程院組織了25位院士和40多位專家對(duì)我國(guó)制造業(yè)的現(xiàn)狀、作用、地位及發(fā)展趨勢(shì)和對(duì)策進(jìn)行了調(diào)查研究，寫出了《新世紀(jì)如何提高和發(fā)展我國(guó)制造業(yè)的研究報(bào)告》（簡(jiǎn)稱《報(bào)告》），并于2002年7月向社會(huì)公布，摘要發(fā)表?！秷?bào)告》指出，處于工業(yè)中心地位的制造業(yè)，特別是裝備制造業(yè)，是國(guó)民經(jīng)濟(jì)持續(xù)發(fā)展的基礎(chǔ)，是工業(yè)化、現(xiàn)代化建設(shè)的發(fā)動(dòng)機(jī)和動(dòng)力源。第八章納米表面工程

48第四十八頁(yè)，共九十頁(yè)，2022年，8月28日7發(fā)展納米表面工程的意義（1）納米表面工程與制造業(yè)技術(shù)創(chuàng)新

沒有先進(jìn)的制造業(yè)去不斷地、持續(xù)地武裝、改造和提升各產(chǎn)業(yè)部門的裝備和生產(chǎn)運(yùn)行水平，實(shí)現(xiàn)對(duì)環(huán)境友好的可持續(xù)發(fā)展，就談不上什么現(xiàn)代化。對(duì)中國(guó)這樣的人口大國(guó)，在現(xiàn)存的不平等不合理的世界秩序中，沒有自己強(qiáng)大的制造業(yè)，要實(shí)現(xiàn)工業(yè)化和可靠的現(xiàn)代化是不可能的。第八章納米表面工程

49第四十九頁(yè)，共九十頁(yè)，2022年，8月28日7發(fā)展納米表面工程的意義（1）納米表面工程與制造業(yè)技術(shù)創(chuàng)新《報(bào)告》建議今后10～20年內(nèi)中國(guó)應(yīng)下定決心，采取一切可能的措施，在對(duì)外開放的環(huán)境中，建立強(qiáng)大的制造業(yè)。納米表面工程是采用納米材料和納米技術(shù)，針對(duì)零件失效的形式、特征和機(jī)理，綜合運(yùn)用各種納米表面工程技術(shù)進(jìn)行防護(hù)的工程。納米表面工程既是先進(jìn)制造技術(shù)的重要組成部分，又促進(jìn)了先進(jìn)制造技術(shù)的發(fā)展。第八章納米表面工程

50第五十頁(yè)，共九十頁(yè)，2022年，8月28日7發(fā)展納米表面工程的意義（1）納米表面工程與制造業(yè)技術(shù)創(chuàng)新納米表面工程可以有效提升傳統(tǒng)的表面工程技術(shù)，大幅度提高產(chǎn)品質(zhì)量和性能。納米表面工程技術(shù)的應(yīng)用與傳統(tǒng)表面技術(shù)相比，使工件具有更高的耐磨、抗腐蝕和耐高溫等性能，同時(shí)可以賦予材料表面更優(yōu)異的功能性能。納米表面工程的研究及其技術(shù)的開發(fā)應(yīng)用將有利于推動(dòng)我國(guó)先進(jìn)制造技術(shù)的創(chuàng)新與發(fā)展。第八章納米表面工程

51第五十一頁(yè)，共九十頁(yè)，2022年，8月28日7發(fā)展納米表面工程的意義（1）納米表面工程與制造業(yè)技術(shù)創(chuàng)新納米表面工程的實(shí)施將可以促進(jìn)機(jī)械產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的創(chuàng)新和功能的提升，對(duì)提高機(jī)械設(shè)備零部件及儀器儀表的性能、質(zhì)量，增強(qiáng)產(chǎn)品競(jìng)爭(zhēng)力，促進(jìn)國(guó)內(nèi)外引進(jìn)設(shè)備零部件的國(guó)產(chǎn)化及在節(jié)能節(jié)材等諸多方面將發(fā)揮巨大作用。第八章納米表面工程

52第五十二頁(yè)，共九十頁(yè)，2022年，8月28日7發(fā)展納米表面工程的意義（2）納米表面工程與機(jī)械維修技術(shù)和再制造技術(shù)創(chuàng)新納米表面工程技術(shù)是機(jī)械零部件高性能維修和再制造工程的關(guān)鍵技術(shù)，能夠解決許多過(guò)去不能解決的裝備某些零件維修難題。機(jī)械維修伴隨著機(jī)械制造，有制造就要有維修。第八章納米表面工程

53第五十三頁(yè)，共九十頁(yè)，2022年，8月28日7發(fā)展納米表面工程的意義（2）納米表面工程與機(jī)械維修技術(shù)和再制造技術(shù)創(chuàng)新

近20年來(lái)，一方面由于人們環(huán)保意識(shí)的增強(qiáng)，“用后丟棄”的觀念開始向“再制造”的觀念轉(zhuǎn)變；另一方面，由于科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，使原先的原樣修復(fù)變成為可實(shí)現(xiàn)超過(guò)原始性能的改進(jìn)性修復(fù)，由原先的被動(dòng)修理變?yōu)橹圃炫c維修納入設(shè)備和零部件的設(shè)計(jì)、制造與運(yùn)行的全壽命過(guò)程，以優(yōu)質(zhì)、高效、節(jié)能、節(jié)材、低污染為目的地主動(dòng)維修的系統(tǒng)工程。第八章納米表面工程

54第五十四頁(yè)，共九十頁(yè)，2022年，8月28日7發(fā)展納米表面工程的意義（2）納米表面工程與機(jī)械維修技術(shù)和再制造技術(shù)創(chuàng)新再制造是一種適用生態(tài)及經(jīng)濟(jì)需要的高級(jí)循環(huán)形式，再制造業(yè)是一個(gè)新興的產(chǎn)業(yè)。再制造的目的是將舊機(jī)電產(chǎn)品修復(fù)成與原新品性能相當(dāng)或高于新品的再制造產(chǎn)品。工業(yè)專家認(rèn)為，再制造產(chǎn)品與原新品的原料耗費(fèi)量之比為1:5～9。第八章納米表面工程

55第五十五頁(yè)，共九十頁(yè)，2022年，8月28日7發(fā)展納米表面工程的意義（2）納米表面工程與機(jī)械維修技術(shù)和再制造技術(shù)創(chuàng)新

德國(guó)StuttgartFraunhofer研究所研究表明，每年全球再制造業(yè)的能量節(jié)省與5個(gè)核電站的發(fā)電量相當(dāng)；再制造已經(jīng)被認(rèn)可為減少“溫室效應(yīng)”氣體排放量工作的一部分；消費(fèi)者購(gòu)買再制造產(chǎn)品將比購(gòu)買新品少花50％～75％的錢?？傊?，再制造能將一個(gè)國(guó)家的能源和資源優(yōu)勢(shì)轉(zhuǎn)化為一個(gè)國(guó)家的經(jīng)濟(jì)和環(huán)境利益。第八章納米表面工程

56第五十六頁(yè)，共九十頁(yè)，2022年，8月28日7發(fā)展納米表面工程的意義（2）納米表面工程與機(jī)械維修技術(shù)和再制造技術(shù)創(chuàng)新中國(guó)對(duì)再制造工程的研究應(yīng)用尚處于起步階段。但是，再制造工程已經(jīng)受到了國(guó)務(wù)院、中國(guó)工程院、軍隊(duì)系統(tǒng)等有關(guān)部門的重視，并將再制造工程設(shè)計(jì)及成形技術(shù)列入國(guó)家“十五”先進(jìn)制造技術(shù)發(fā)展前瞻和國(guó)家自然科學(xué)基金機(jī)械學(xué)科優(yōu)先發(fā)展領(lǐng)域。我國(guó)已經(jīng)建立了汽車發(fā)動(dòng)機(jī)再制造生產(chǎn)線。第八章納米表面工程

57第五十七頁(yè)，共九十頁(yè)，2022年，8月28日7發(fā)展納米表面工程的意義（2）納米表面工程與機(jī)械維修技術(shù)和再制造技術(shù)創(chuàng)新維修與再制造的技術(shù)難度并不亞于新品制造，它是使尺寸成形的損傷零件在不致使零件變形和內(nèi)部組織結(jié)構(gòu)、力學(xué)性能發(fā)生改變以及有時(shí)加工定位的基準(zhǔn)已經(jīng)被破壞等眾多約束條件下來(lái)恢復(fù)其表面性能。所以在維修與再制造過(guò)程中會(huì)遇到許多難題，納米表面工程是解決這些難題的一種有效手段。第八章納米表面工程

58第五十八頁(yè)，共九十頁(yè)，2022年，8月28日7發(fā)展納米表面工程的意義（2）納米表面工程與機(jī)械維修技術(shù)和再制造技術(shù)創(chuàng)新對(duì)廢舊機(jī)電產(chǎn)品實(shí)施再制造必須依賴于先進(jìn)的材料成形與加工技術(shù)。納米表面工程技術(shù)作為再制造的關(guān)鍵技術(shù)，不但可以恢復(fù)零件表面尺寸和形狀，而且還可以顯著提高其表面性能，達(dá)到對(duì)零部件性能升級(jí)的目的。第八章納米表面工程

59第五十九頁(yè)，共九十頁(yè)，2022年，8月28日7發(fā)展納米表面工程的意義（2）納米表面工程與機(jī)械維修技術(shù)和再制造技術(shù)創(chuàng)新

例如，納米表面工程技術(shù)在發(fā)動(dòng)機(jī)再制造、機(jī)床再制造及裝備貴重零部件、難修復(fù)零部件維修的應(yīng)用中，均提升了產(chǎn)品性能，解決了原來(lái)無(wú)法解決或難以解決的維修課題，取得了良好經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。采用納米電刷鍍技術(shù)再制造斯太爾發(fā)動(dòng)機(jī)連桿、凸輪軸、曲軸、缸套等零件，可以顯著提高零件表面性能，延長(zhǎng)其服役壽命。第八章納米表面工程

60第六十頁(yè)，共九十頁(yè)，2022年，8月28日7發(fā)展納米表面工程的意義（2）納米表面工程與機(jī)械維修技術(shù)和再制造技術(shù)創(chuàng)新綜合運(yùn)用納米電速度技術(shù)、納米粘結(jié)劑技術(shù)及納米潤(rùn)滑減摩技術(shù)可以成功地對(duì)表面發(fā)生機(jī)械損傷的機(jī)床零部件實(shí)現(xiàn)再制造，并節(jié)約維修成本。納米表面工程的研究及其在維修和再制造中的運(yùn)用，將促進(jìn)高科技維修技術(shù)和再制造技術(shù)的發(fā)展。第八章納米表面工程

61第六十一頁(yè)，共九十頁(yè)，2022年，8月28日7發(fā)展納米表面工程的意義（3）納米表面工程與節(jié)約能源、資源據(jù)統(tǒng)計(jì)，世界鋼產(chǎn)量的1/10由于腐蝕而損失；機(jī)電產(chǎn)品提前失效原因的70％屬于腐蝕和磨損；機(jī)電產(chǎn)品制造和使用中大約1/3的能源直接消耗于摩擦磨損。我國(guó)機(jī)電系統(tǒng)1990年調(diào)查27個(gè)省市約400個(gè)企業(yè)，腐蝕損失達(dá)116億元，磨損損失與之相近，1996年石化系統(tǒng)做過(guò)調(diào)查統(tǒng)計(jì)，我國(guó)每年腐蝕損失約1800億元。第八章納米表面工程

62第六十二頁(yè)，共九十頁(yè)，2022年，8月28日7發(fā)展納米表面工程的意義（3）納米表面工程與節(jié)約能源、資源納米表面工程最大的優(yōu)勢(shì)是能夠借助納米材料和納米科技的最新成果及傳統(tǒng)表面工程技術(shù)，以多種方法制備出性能優(yōu)于基體材料性能的表面涂層或薄層，其厚度一般從幾十微米到幾毫米，僅占工件整體厚度的幾百分之一到幾十分之一，卻使工件具有了比基體材料更高的耐磨性、抗腐蝕性和耐高溫性等。第八章納米表面工程

63第六十三頁(yè)，共九十頁(yè)，2022年，8月28日7發(fā)展納米表面工程的意義（3）納米表面工程與節(jié)約能源、資源

采用納米表面工程技術(shù)，可以利用較低的成本費(fèi)用而大幅度地提高產(chǎn)品的性能及附加值，從而獲得更高的利潤(rùn)。根據(jù)英國(guó)科技開發(fā)中心的調(diào)查報(bào)告，英國(guó)主要依靠傳統(tǒng)表面工程而獲得的產(chǎn)值每年超過(guò)50億～100億英鎊，其他工業(yè)化國(guó)家的情況也基本相同。納米表面工程技術(shù)的發(fā)展及推廣應(yīng)用，符合當(dāng)今國(guó)際上“綠色工程”的發(fā)展趨勢(shì)。將可以獲得更大的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。第八章納米表面工程

64第六十四頁(yè)，共九十頁(yè)，2022年，8月28日7發(fā)展納米表面工程的意義（4）納米表面工程與高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展納米表面工程可以為高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展提供先進(jìn)技術(shù)工藝支持。納米表面工程的發(fā)展以及納米材料在表面工程中反饋的問(wèn)題，將為納米科技的發(fā)展提供新目標(biāo)。應(yīng)用氣相沉積、磁控濺射等表面工程技術(shù)可以制備具有超常規(guī)力學(xué)性能的薄膜及功能性薄膜、金剛石薄膜。第八章納米表面工程

65第六十五頁(yè)，共九十頁(yè)，2022年，8月28日7發(fā)展納米表面工程的意義（4）納米表面工程與高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展類金剛石薄膜作為一種新型的功能材料，在金屬切削加工、超高速計(jì)算機(jī)芯片、半導(dǎo)體、微波器件的散熱元件以及光學(xué)窗口等領(lǐng)域已得到初步應(yīng)用，并顯示出無(wú)與倫比的優(yōu)越性。納米超硬及硬質(zhì)薄膜的發(fā)展和應(yīng)用，可以為計(jì)算機(jī)技術(shù)、電子技術(shù)等高新技術(shù)的發(fā)展提供有力的技術(shù)支持。第八章納米表面工程

66第六十六頁(yè)，共九十頁(yè)，2022年，8月28日7發(fā)展納米表面工程的意義（4）納米表面工程與高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展

利用納米復(fù)合層的隱身性能，把納米表面工程技術(shù)應(yīng)用于先進(jìn)的武器裝備，提高其作戰(zhàn)性能和生存能力，有效促進(jìn)了高科技軍事技術(shù)的發(fā)展。同時(shí)，航空航天、電工電子、計(jì)算機(jī)等各領(lǐng)域中高新技術(shù)的發(fā)展將不斷拓寬納米表面工程的研究領(lǐng)域和應(yīng)用領(lǐng)域，展現(xiàn)納米表面工程的作用和價(jià)值。納米表面工程和各領(lǐng)域中高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展相互促進(jìn)。第八章納米表面工程

67第六十七頁(yè)，共九十頁(yè)，2022年，8月28日7發(fā)展納米表面工程的意義（5）納米表面工程與人民生活的改善納米表面工程研究及其技術(shù)開發(fā)應(yīng)用雖然目前尚處于初期階段，但是，納米表面工程技術(shù)的應(yīng)用已經(jīng)滲入到人民生活的多個(gè)方面。納米顆粒材料應(yīng)用于表面涂層中，發(fā)揮其清潔殺菌、吸收紫外線和紅外波及其他功能性能、提高涂層質(zhì)量和壽命等方面的功效，有效改善人民的生活質(zhì)量。第八章納米表面工程

68第六十八頁(yè)，共九十頁(yè)，2022年，8月28日7發(fā)展納米表面工程的意義（5）納米表面工程與人民生活的改善例如，納米涂料、納米薄膜、納米復(fù)合涂層等已經(jīng)開始應(yīng)用于建筑、化工、紡織、機(jī)械、醫(yī)療及生物工程等人民日常生活的多個(gè)領(lǐng)域。第八章納米表面工程

69第六十九頁(yè)，共九十頁(yè)，2022年，8月28日8納米表面工程的最新進(jìn)展第八章納米表面工程

表面納米超薄膜表面超微圖形超光滑表面70第七十頁(yè)，共九十頁(yè)，2022年，8月28日1.納米單層膜2.納米多層疊膜3.有序分子膜表面納米超薄膜零磨損、超滑：DLC、Ni-P非晶膜、LB潤(rùn)滑膜；功能膜：光-電、壓-電、磁性膜、ICchips、….。8納米表面工程的最新進(jìn)展第八章納米表面工程

71第七十一頁(yè)，共九十頁(yè)，2022年，8月28日

Filmsofsinglelayer

Ti(N,C,CN)

(V,Al,Nb)N

Ni-Cualloys

Al2O3,SiC

Cu,Ni,Al,Ag,Au,Diam.,DLC第八章納米表面工程

72第七十二頁(yè)，共九十頁(yè)，2022年，8月28日DLCcoatedamagneticthin-filmdiskLiquidlubricant1-2nmDLC10-30nmMagneticcoating25-75nmAl-Mg/10mNiPorGlass-ceramic0.78-1.3mmThesurfaceofstretched(12%)videotapewithDLC-layerwithathicknessof30nm.Thesurfaceofstretched(12%)videotapewithoutDLC-layer.73第七十三頁(yè)，共九十頁(yè)，2022年，8月28日YSZ(yttrium-stabilizedZrO2)bicrystalZnO/YSZ/ZnO/YSZ/ZnOinternalfilms.?V.Roddatis,JournalofCrystalGrowth220(2000)515-521.Thesolid-phaseintergrowth(SPI)process74第七十四頁(yè)，共九十頁(yè)，2022年，8月28日SchematicdiagramofanewtriodestructureofFEDwithcarbonnanotubeemitters.DiamondandRelatedMaterials10(2001)1705.復(fù)合納米表面——器件Gate:Alwithathicknessof0.15mmandaline-widthof400mm.13mmCathode:Alwithathicknessof0.15mmandaline-widthof390mm.200mmspaceAnode:PhosphorcoatedITOglass75第七十五頁(yè)，共九十頁(yè)，2022年，8月28日有序分子膜LB膜（Langmuir-Blodgett）SA膜（self-assembledmono-ormulti-layer）MD膜（moleculardepositionfilm）

通過(guò)固液界面具有反應(yīng)活性的不同頭尾基的化學(xué)吸附或化學(xué)反應(yīng)，在基片上形成化學(xué)鍵連接、緊密排列的有序單層或多層膜。“分子篩”:空隙只允許一定尺寸的分子通過(guò)。用作化學(xué)傳感器，其靈敏度比普通材料高500倍。納米智能薄膜:空隙可隨條件的變化或根據(jù)靠近的分子特征而開閉。利用陰陽(yáng)離子間的靜電相互作用力，通過(guò)相反離子體系的交替分子沉積制備而成的層狀有序超薄膜。將氣液界面上的單分子層的膜通過(guò)物理機(jī)械過(guò)程轉(zhuǎn)移到固體基片上。76第七十六頁(yè)，共九十頁(yè)，2022年，8月28日表面超微圖形加工技術(shù)

襯底硅光刻SiO2膜光致抗蝕劑掩模版襯底硅紫外光(193nm)涂光致抗蝕劑曝光顯影襯底硅腐蝕襯底硅去膠襯底硅SiO2光刻技術(shù)77第七十七頁(yè)，共九十頁(yè)，2022年，8月28日

當(dāng)前的光刻技術(shù)，采用193nm曝光波長(zhǎng)，可實(shí)現(xiàn)大于100nm線寬的圖形。下一代光刻技術(shù)，*157nm曝光，小于50nm線寬圖形。

再下一代光刻技術(shù)，**126nm曝光。*德國(guó)的CarlZeiss公司美國(guó)的勞倫斯·利弗莫爾國(guó)家實(shí)驗(yàn)室、SVGL公司日本的尼康公司荷蘭的ASML公司**德國(guó)的CarlZeiss公司美國(guó)的勞倫斯·利弗莫爾國(guó)家實(shí)驗(yàn)室光刻技術(shù)——IC產(chǎn)業(yè)的關(guān)鍵技術(shù)78第七十八頁(yè)，共九十頁(yè)，2022年，8月28日0246810mm用AFM機(jī)械刻蝕原理刻寫的亞微米尺寸的唐詩(shī)STM技術(shù)在Si(111)面上形成的“中國(guó)”字樣。最鄰近硅原子間的距離為0.4nm。

納米量級(jí)結(jié)構(gòu)的制作是納米技術(shù)的關(guān)鍵技術(shù)之一。我國(guó)SPM系統(tǒng)在Au-Pd合金膜表面上機(jī)械刻畫出的最小線寬為25nm。79第七十九頁(yè)，共九十頁(yè)，2022年，8月28日超光滑表面超光滑表面（Ultrosmoothsurfaces）1）表面粗糙度小于1nm的表面（應(yīng)用于光學(xué)器件、窗口等）2）表面晶格的完整性的表面（應(yīng)用于功能光電器件：InP,HgCdTe的完整晶體表面）拋光液：納米顆粒（含n-MoS2,n-Al2O3,n-SiO2,n-Cr2O3,）+潤(rùn)滑油。80第八十頁(yè)，共九十頁(yè)，2022年，8月28日9納米表面工程展望納米表面工程近期的發(fā)展思路是：在繼承表面工程的豐碩成果基礎(chǔ)上，擴(kuò)展開發(fā)傳統(tǒng)表面技術(shù)與納米表面技術(shù)之間的復(fù)合，圍繞材料的納米化表面三條途徑開發(fā)新技術(shù)、新工藝和新材料，攻克納米表面工程中的難點(diǎn)，引導(dǎo)納米表面工程迅速健康發(fā)展，積極推廣納米表面工程的研究成果，為我國(guó)現(xiàn)代化建設(shè)作出貢獻(xiàn)。第八章納米表面工程

81第八十一頁(yè)，共九十頁(yè)，2022年，8月28