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微纳制造技术综述

冯美荣;高配彬【摘要】Micro-nanomanufacturetechnologyisahotissueresearchedbyvariouscountriesresearchers.Theauthorsex-poundedbackgroundsanddefinitionofmicro-nanomanufacture,andintroducedkindsoftypicaltechnologyofmicro-nanomanufactureanditsapplicationsituation.Finally,theauthorsputforwardshortcomingsanddevelopmentdirectionofChinainthefield.%微纳制造技术是当前被世界各国研究人员重视的热点问题阐述了微纳制造技术的背景和定义，着重介绍了几种典型的微纳制造技术及其应用情况，指出了我国在该领域的不足和发展方向。

【期刊名称】《科技创新与生产力》【年(卷)，期】2012(000)012【总页数】3页(P26-28)【关键词】微纳制造;微纳结构;加工技术【作者】冯美荣;高配彬

【作者单位】太原技术转移促进中心,山西太原030006;太原科技大学,山西太原

030024山西省冶金设备设计理论与技术重点实验室,山西太原030024

【正文语种】中文【中图分类】TH16

微纳技术通常指纳米/微米级的材料、设计、制造、测量、控制和产品的技术。微纳制造作为微纳技术中的重要一环，受到各国研究人员的重视，近些年来获得快速发展，为微纳技术在国防军工和民用产品领域应用提供前提［1］。至此，全球迈入纳米时代，开始从微尺度和纳尺度认识和改造世界。

1微纳制造技术背景

随着人们对加工精度要求的提高，纳米技术(Nanotechnology)一词便由此延伸出。制造业的发展对加工精度提出了越来越高的要求，传统的加工机床已经不能满足高速发展的民用及军工领域的要求。所以，研究人员便把注意力转移到精度更高的加工方法上。从最初的毫米级到微米级再到纳米级，微纳制造技术应运而生［2］。以万勇为代表的学者对微纳制造技术领域近10年来SCI和EI文献进行分析，结果显示近年来该领域研究呈现出显著的增长趋势，成为各国关注的焦点，而美国在微纳制造领域内的研究占绝对优势［3］。微纳制造技术作为极端制造技术的重要组成部分也得到我国的重视，《国家中长期科学和技术发展规划纲要》中提到，引领未来经济社会发展的前沿技术之中，力争在即将到来的纳米革命中占有一席之地。政策上的鼓励和微纳制造技术的光明前景推动微纳制造成为覆盖多个科学领域较为完整的系统。目前，我国在微纳制造基础理论、微纳尺度加工技术、微封装和微机械方面取得了长足的进步。

2微纳制造技术介绍

2.1微纳制造技术定义

微纳制造技术是指制造微米、纳米量级的三维结构、器件和系统的技术［4］。这种技术涉及很多方面，如微纳级精度和表面形貌的测量，微纳级表面机械、物理、化学性能的检测，微纳级精度的加工和微纳级表层的加工原子和分子的去除、搬迁、重组，纳米级微传感器和控制技术，微型机械电子系统，纳米生物学等。

2.2典型的微纳结构制造技术

微纳结构制造技术是微纳科技走向应用的瓶颈所在，当代微纳结构制造技术大致遵循以下几条技术路线发展：服务于微电子生产的硅微加工技术，包括硅体加工和硅表面加工；非硅超精密特种加工技术；以德国为代表的LIGA技术及准LIGA技术;隧道式近场放电加工、生物加工等纳系统制造方法［4］。下面对几种有代表性的微纳制造技术进行重点介绍。

硅微加工技术是从微电子加工技术基础上发展起来的以光刻、薄膜生长、牺牲层、干法刻蚀、湿法化学腐蚀为实现手段的一种微加工技术。世界上第一个微机械器件——微静电电机就是用硅加工工艺制造的硅微加工工艺，因为其特别适合于微细化制作及大批量生产，可使用多种材料，不需附加的装配工序即能制作运动机构等优点，是目前微系统制造的主流技术［5］，见第27页图1。

图1微静电电机

超精密切削加工技术是从传统切削加工延伸出来的一种高效率、三维加工能力强的微纳制造技术，主要包括微细铣削、微细车削、微细磨削、微细钻削等。这些技术与传统的宏观加工类似，能够采用数控方式加工多种材料（有机和无机材料，金属和非金属材料），能把材料加工成任意三维形状的构件（见图2）,并把几何误差控制在一个精确的范围内，有加工速度快、精度高、加工柔性好等优点。限制超精密切削加工微细化的一个最主要的因素是微刀具。目前微钻头的最小直径为2.5pm,微端铣刀直径可以达到30