纳米技术(收集5篇)

纳米技术篇1

【关键词】纳米材料微纳米技术汽车工业应用发展

1纳米材料与微纳米技术

纳米（nanometer）并不是一种物质，它是一个尺寸的度量，与米、厘米、毫米一样，1个纳米等于百万分之一毫米，本身没有物理内涵。20世纪80年代，纳米级颗粒的出现，产生了纳米材料以及后来的微纳米科技。

1.1纳米材料

以“纳米”命名的颗粒，其尺寸在1nm-100nm范围内。最早的纳米材料是由纳米颗粒、纳米膜以及固体组成，它是一种单元物质。广义上说，纳米材料指在三维立体空间中其有一维或多维处于纳米尺度范围作为基本构成的单元物质。大多数纳米粒子为理想单晶态，与原子和结晶体都不同。

1.2微纳米技术

纳米技术指研究纳米尺度范围物质的结构、特性和相互作用，以及利用这些特性制造具有特定功能产品的技术[2]。最早提出纳米技术概念是在1959年，由美国著名物理学家理查德・费曼在题为《空间之尽头仍然很大》的开创性发言中提出的，发展的源动力来自20世纪80、90年代仪器设备领域的关键发明。

2纳米材料与技术在汽车工业上的应用

任何一门科技决不是一种孤立的科学技术，纳米科技不仅如此，较其他科技而言，它涉足的领域更为宽广。近几年来，电子学、生物学、材料学、生物科学、医学、机械工业、环保、汽车、国防都有它的足迹，并且成果累累。尤其在汽车工业领域，纳米科技正日益成为旧科技的汇合点和新科技的孵化器。

2.1纳米材料与汽车的发展

纳米材料在汽车生产制造上的使用广泛，几乎可应用在汽车的任何部位，内部的内装，外部的车身，动力系统，传动系统，行驶系统。材料种类繁多，有纳米塑料、纳米陶瓷、纳米剂、纳米催化剂、纳米涂料、纳米液体膜、纳米橡胶等几乎包罗了汽车的所有零部件。比如纳米材料科可强化车身钢板结构；纳米涂料可以让车漆色泽光亮、耐蚀以及耐磨；纳米粒子可以使内装更清洁、健康；纳米金属作为排气系统的触媒，可以获得刚好的转换效果。以上材料具备超强的物理性能，对于汽车的安全、轻质、环保等有很大的帮助。同时，对轻量化车身，减少使用成本，净化尾气排放，降低燃油消耗，延长使用寿命具有十分重要的意义。

2.2减小汽车零部件损耗

机械零部件使用时间长，容易出现磨损、疲劳和腐蚀，磨损造成的经济损失十分巨大。纳米剂利用纳米离子的良好摩擦性，将粒子采取恰当的方式与油液混合，形成悬浮液后通过吸附、游离和扩散等形式产生保护膜。它不对其他车用油剂产生不良作用，是纯石油产品。

纳米剂与高级油或固定添加剂相比，在重载和高温条件下，可以最大可能地减小金属与金属间微孔的摩擦，使机械转速加快、质量减小、稳定性增强，使用寿命延长，从而大幅度地降低摩擦和磨损。现代汽车在发动机曲轴轴承和气缸壁等部位应用较多。

2.3降低尾气污染，净化空气

大气污染是当今世界各国共同面临的重点议题，超标的二氧化硫、一氧化碳和氮氧化物在大气中扩散蔓延，严重影响人类身体健康。碳纳米管、纳米汽油等新纳米材料和纳米技术的应用能有效缓解并解决产生有害气体的污染问题。

纳米汽油是一种将纳米微粒通过纳米技术制备的一种汽油微乳化剂，用它来替代工业生产中使用的汽油、柴油，能够改善燃料品质，促进油液燃烧。此外，通过活性炭为载体、纳米粉体为催化活性体的汽车尾气净化催化剂，具有极强的电子得失能力和氧化还原性，所以它能够氧化一氧化碳并且还原氮氧化物，最终转化为一二氧化碳和氮气，对人体没有任何伤害。因此，降低了汽车尾气污染，同时净化了空气。

结语

“十二五规划”对于我国未来汽车工业和汽车技术指明了发展方向，我国汽车工业与国外的竞争，核心和本质是技术水平的竞争。充分利用高新技术，使新型汽车向轻量化、低能耗、低排放、高效能的方向发展，优化汽车产品设计、制造工艺、拓展营销等。同时建立以纳米技术为主导的新兴产业基地，并形成自主知识产权，树立发展以纳米技术促进产业结构调整，推进产业升级的主要指导思想，从而有序推动我国汽车工业健康、快速、高效发展。

参考文献

[1]张立德，牟季美.纳米材料和纳米结构.科学出版社，2001.

[2]曹新，赵振华.纳米科技时代.经济科学出版社，2001.

[3]Charles.M.Lieber.令人惊讶的纳米电路.ScientificAmerican，2001.12.

纳米技术篇2

关键词：纳米技术服装面料纺织品

1、纳米技术在服用抗菌纤维中的应用

1.1抗菌材料的研究意义

随着人们生活水平的提高，各种不同功能性纤维不断涌现，纳米抗菌卫生材料及制品已逐渐为人们所接受。伴随巨大的商业利益、开发和应用纳米无机抗菌剂的抗菌纤维己成为服装服饰行业发展的主要方向之一。

抗菌防臭加工通常是采用具有抗菌、防霉能力的加工药剂处理纤维制品的加工技术。加工的目的有二：一是对纤维材料本身加以保护，包括防止纺织纤维表面附着杂色、变色、脆化和对在贮藏中的纤维制品的防微生物保护等；二是对穿着者和使用者的保护，包括预防传染病、防止织物产生恶臭、防止袜子上水虫菌繁殖、防止婴儿尿布疹、保护卧床病人和老龄者的皮肤等。抗菌材料不仅用于制作手术服、护士服和手术巾等医疗用品．还可织制抗茵、防臭的成衣、内衣、外装、鞋袜、睡衣、围裙、床单、沙等高级生活用品。

1.2纳米无机抗菌剂的作用原理

无机系列抗菌剂包括金属元素、氧化物和多种化合物。无机抗菌剂具有热稳定性强、功能持久、安全可靠的持点。

纳米无机抗菌剂是将具有抗菌作用的成分Ag+、Cu2+、Zn2+等纳米微粒离子及其化合物通过物理吸附离子交换等方法，将银、铜、锌等微粒或纳米级金属(或其离子)微粒固定在沸石、硅胶等多孔材料的表面制成抗菌剂，根据与金属离子结合的材料的不同，抗菌剂种类不同，但是在各种无机抗菌剂中起抗菌作用的仍然是各种金属离子，其他成分起载体的作用。纳米二氧化钛、纳米氧化锌等光催化杀菌剂，通常表现出超过传统抗菌剂(即仅能杀灭细菌本身)的性能。

对于金属离子的抗菌机理，主要有两种解释：一种是依靠在自然界中存在的一些金属离子如银离子等金属离子的缓释。抗菌产品在使用过程中，抗菌剂中的金属离子被缓慢释放出来，由于银等在很低的浓度下即能破坏细菌的细胞膜或细胞原生质活性酶的活性，因此具有抗菌作用。不同的金属离子对不同的有害细菌的作用效果不一样。

对于纳米半导体，当粒子细化到纳米尺度时，光生电子和空穴的氧化还原能力大大增强，受阳光和紫外线的照射时，纳米二氧化钛和纳米氧化锌等抗菌剂在有水分和空气存在的体系中能自行分解并释放出自由运动的电子(e-)，同时留下带正电的空穴(h+)，其主要反应为：

ZnO/TiO2+hve-+h+

e-+O2・O2-

h+H2O・OH+H+

生成的带羟基的自由基・OH和超氧化物阴离子自由基・O2-都非常活泼，化学活性极强，能与多种有机物发生反应(包括细菌内的有机物及其分泌的毒素)，从而将细菌、残骸和毒素一起杀灭，达到消除之目的。

对于细菌，静杀菌顺序为：

Ag+＞Co2+＞Ni+≥A13+≥Zn2+≥Cu2+＝Fc3+＞Mn2+≥Sn2+＞Ba2+≥Mg2+≥Ca2+

对于霉菌，静杀菌顺序为：

Ni+≥Cu2+≥Co2+≥Zn2+=Ag+＝Fe3+=Mn3+≥Ba2+≥Mg2+≥Ca2+

杀菌作用的顺序为：

Ag+＞Cu2+≥Fe3+=Sn2+≥A13+≥Zn2+≥C02+

由此可见，Ag+杀菌效果最好．Cu2+、Fe3+虽亦有较好的杀菌效果,但这两种离子都明显带有颜色，不利于应用。

另一种是活性氧抗菌机理。半导体材料的抗菌剂在用能量大干其导带宽度的紫外线照射下吸收光能，使得导带上的电子被激发分解出能自出移动的、带负电的电子的同时也在价带上产生氧化能力很强的空穴。与水或空气作用，在有02和H20存在的条件下，导带上被激发的电子就会被氧分子捕获，产生高化学活性的活性氧自由基，而活性氧自由基极不稳定，可迅速通过歧化反应转化为较为稳定的H2O2、，H2O2作为一种活性氧化剂可以进一步作多种形式的分解，产生氢氧自由基，具有很强的氧化还原作用，从而产生抗菌作用。

2、纳米技术在服用抗紫外线纤维中的应用

2.1纤维抗紫外线的方法

在纤维和织物中添加屏蔽紫外线的纳米级物质微粒主要有两类：一类是起反射紫外线作用的物质，习惯上称为紫外线屏蔽剂，通常选用一些金属氧化物的粉体；另一类是指对紫外光有强烈的选择性吸收，并能进行能量转换而减少它的透过量物质，习惯上称为紫外线吸收剂，通常是一些无机材料和一些有机化合物。吸收剂在吸收紫外线的能量后，转变为活性异构体，随之以光和热的形式释放这些能量恢复原分子结构。这着重介绍纳米无机材料防紫外线助剂。

材料达到纳米尺度后，比表面积增大．表面原子数、表面能和表而张力随粒径的下降急剧增加，表现出小尺寸效应、表面效应、量子尺寸效应及宏观量子隧道效应等待点，导致材料的各项性能不同于正常粒子。金属氧化物粉体达到纳米级后，金属氧化物则表现出了抗菌、杀菌功能以及吸收紫外线功能等。纺织纤维中添加无机材料的关键是材料的粒径大小以及添加量问题，材料的粒径过大，添加量过高，都会影响纺丝的性能指标。粒径达到纳米级，添加少量就会达到同样效果，同时纺丝性能亦不会受到影响。纳米无机材料与普通无机材料的比较如表1所示。

紫外吸收剂用得最多的纳米无机材料，包括纳米二氧化钛、纳米氧化锌、纳米二氧化硅。纳米三氧化二铝，纳米云母，纳米氧化铁以及部分纳米复合材料等，它们都有屏蔽UV―A、UV―B波长范围内的紫外线的特征。

2.2抗紫外线纤维在服装面料上的应用

防紫外线纺织品的品种繁多。各国现阶段所生产的抗紫外线功能的服装为运动衫、罩衫、制服、职业服、游泳衣、童装、衬衣、野外作业服、裙装等．这些产品能够有效地为人体提供保护。女士非常注重皮肤保养，惟恐皮肤被紫外线所伤害，所以夏季具有防紫外线功能的轻薄的女装面料市场前景看好。除了女装面料之外，其他诸如具备防紫外线功能的遮阳幅、长筒袜等也会是较好的卖点；男士对这种防护功能的纺织品同样有着潜在的需求，经过防紫外线加工的了恤衫、衬衣、长短裤等男用服装的市场前景不可估量；运动服和休闲服是户外经常穿着的服装，如果生产加工出防紫外线的运动服以及休闲服(包括泳装、网球杉、高尔夫服、滑雪衫、T恤衫等)，将会是市场的另一热点；在户外进行作业所需要的工装如野外作业服、渔业作业服、农业作业服等同样需要具有防紫外线的功能。

3、纳米技术在服用远红外纤维中的应用

具有远红外功能的纤维在日常生活中有着重要的应用地位，它是一种通过高效吸收和发射远红外而具有保温、改善微循环系统、促进血液循环等保健功能的新型纺织纤维。远红外纺织纤维的创意来自于日本陶瓷业的奇想．从而开始了纤维与远红外物质的结合。由于超细陶瓷粉末具有吸收外界远红外线，并向人体发射远红外线的积极的保温作用，因此使得纺织纤维具备了促进血液循环，调节新陈代谢．减小水分子缔合度，提高细胞活性的保温保健功能。

3.1远红外材料作用机理

远红外是波长在2.5―1000微米的电磁波辐射，具有热效应。远红外纤维所用低温远红外材料的远红外辐射机理是其自身的晶格振动。当材料从环境或人体热量吸收能量之后．其分子中的原子或原子团处于高能量的激发状态，当原子或原子团从高能量的振动状态向低能量状态转变时，就会产生波长2.5―25微米的远红外辐射。

另外，纳米材料之所以能作为红外吸收材料，主要是因为纳米材料的尺寸远小于红外及雷达波波长，因此对这种波的透过率比常规材料要强得多，而纳米材料的比表面积比常规粗粉大3―4个数量级，对红外线和电磁波的吸收率也比常规的材料大得多，这就大大减少了波的反射率，使得红外探测器和雷达接受到的反射信号变得微弱。这一性质使其具备做军用服装用料。

4、纳米技术在服用阻燃纤维中的应用

4.1纺织品阻燃的意义

纺织品是与人类生活、生产工作环境紧密相关的，它不仅给人们带来了前所未有的舒适与方便，同时也带来了潜在的火灾隐患。据统计，全世界每年发生的火灾给人类生命财产造成了巨大损失，因此对纺织品进行阻燃整理有着非常重要的意义。

4.2纤维及纺织品的阻燃方法

纤维及纺织品的阻燃方法技生产过程及阻燃剂的引入方法，大致分为原丝阻燃改性和阻燃后整理两类。具体可分为共聚法、共混法和后处理法。

(1)共聚法

共聚法是在纤维聚合物分子结构上引入具有改善成纤高聚物热稳定性的芳环或芳杂环，或把含有磷、卤、硫等阻燃元素的纳米级化合物作为共聚单体引入列大分子链巾，然后再把这种阻燃成纤高聚物用熔融纺丝或湿纺制成阻燃纤维．进而织制成纺织品。目前以这种方法生产的阻燃纤维有阻燃腊纶、阻燃涤纶等。这些纤维，出于阻燃剂结合到纤维大分子链上，使其具有持久的阻燃性能。但聚合、纺织及后加工处理工艺须适当变动，其对纤维的物理机械性能及服用性能也有着显著的影响。

(2)共混法

共混法是将纳米级阻燃剂加入到纺丝熔体或浆液中以纺制阻燃纤维的方法。它要求阻燃添加剂粒度细，与树脂相密件好，能经受高温，具有良好的稳定性、不会凝聚等等o

(3)后整理法

后整理法是通过吸附沉积、化学键合、非极性范德华力结合及站台等方法，将阻燃剂固着在织物或纱线上面而获得阻燃效果的加工过程。

4.3纳米技术在共混阻燃改性纤维中的应用

将纳米阻燃剂加入纺丝熔体或浆液中纺制阻燃纤维的方法，工艺简单，对纤维原有性能的影响较小．阻燃持久性虽不如共聚改性，但比后整理法好得多。使用的添加型阻燃剂粒度要纲，与聚合体相密性好，能经受熔体的纺丝温度或在原液中有良好的稳定性，不会凝聚，不溶了凝固浴。

若采用皮芯型复合纺丝工艺，使阻燃剂位于纤维芯部，普通聚合体为皮层，则既可防止卤系阻燃剂过早地分解出卤化氢离开火焰影响阻燃性，又能保持纤维原有的外观、白度印染色性，比均相共混纺丝效果好。

4.3.1纳米改性阻燃聚丙烯纤维

共混改性阻燃PP纤维的阻燃剂多选用溴系或磷系阻燃剂，制成阻燃母粒，在纺丝时按一定比例与聚丙烯切片共混。该方法因添加量少、成本低、工艺简单，对纤维的物理机械性能影响小，制得的阻燃纤维比普通丙纶手感柔软。因此，国内外都采用此方法对丙纶进行阻燃处理。

4.3.2纳米改性阻燃聚酯纤维

目前占领国际阻燃涤纶市场的均是磷系阻燃剂，它属于固相阻燃机理，燃烧时发烟量小，对设备无腐蚀。阻燃涤纶的生产也多采取先制造阻燃母粒．然后再与切片共混，熔融纺丝，工艺流程与聚丙烯纤维生产基本相似。

5、结论

1）纳米技术是在纳米级这个极微小世界内进行研究的技术。纳米技术在纺织品领域的应用被公认为是高新技术的最重要源头之一，纳米技术在纺织品领域的发展也将对广大的企业和消费者产生影响。

2）纳米材料具有普通材料所不具备的优良特征，虽然纳米技术仍处于发展初期，但事实证明纳米技术是一个可以改善纺织品性能的有用工具，随着纺织品性能的提高是，附加值和附加收入也会增加。

3）纳米技术在纺织品领域虽正处于起步阶段，但充满机遇与挑战的纳米技术是未来发展的必由之路，它在纺织领域中有着极其广阔的发展前景。

参考文献

[1]许并社等．纳米材料及应用技术．化学工业出版社，2004.1．

纳米技术篇3

2、衣：在纺织和化纤制品中添加纳米微粒，可以除味杀菌。化纤布虽然结实，但有烦人的静电现象，加入少量金属纳米微粒就可消除静电现象。

3、食：利用纳米材料，冰箱可以抗菌。纳米材料做的无菌餐具、无菌食品包装用品已经面世。利用纳米粉末，可以使废水彻底变清水，完全达到饮用标准。纳米食品色香味俱全，还有益健康。

4、住：纳米技术的运用，使墙面涂料的耐洗刷性可提高10倍。玻璃和瓷砖表面涂上纳米薄层，可以制成自洁玻璃和自洁瓷砖，根本不用擦洗。含有纳米微粒的建筑材料，还可以吸收对人体有害的紫外线。

5、行：纳米材料可以提高和改进交通工具的性能指标。纳米陶瓷有望成为汽车、轮船、飞机等发动机部件的理想材料，能大大提高发动机效率、工作寿命和可靠性。纳米卫星可以随时向驾驶人员提供交通信息，帮助其安全驾驶。

6、医：利用纳米技术制成的微型药物输送器，可携带一定剂量的药物，在体外电磁信号的引导下准确到达病灶部位，有效地起到治疗作用，并减轻药物的不良的反映。用纳米制造成的微型机器人，其体积小于红细胞，通过向病人血管中注射，能疏通脑血管的血栓。清除心脏动脉的脂肪和沉淀物，还可“嚼碎”泌尿系统的结石等。纳米技术将是健康生活的好帮手。

纳米技术篇4

1纳米技术的相关概念和理论介绍

从单纯的纳米材料结构来看，纳米材料主要在微观分子、原子和宏观物质中间的领域，我们只有详细的认识什么是纳米材料以及现阶段纳米技术发展的成果，才能更好的去分析和探究纳米技术在机械工程领域的实际应用。我们可以简单的认为纳米材料科学是材料学的分支之一，我们也不能否认纳米技术在人们日常生活中的广泛应用和重要地位。这一科技突破成果的广泛应用，改变了我国传统机械工程的生产模式，为我国的机械工程发展和进步带来了翻天覆地的变化。

1.1纳米技术的定义

首先，我们必须明确的一点是，纳米是一个长度单位，它的原称是“毫微米”。我们通常所指的纳米科技就是指研究结构尺寸在一至一百纳米范围内材料的性质和应用。这门学科不是独立的、单一的存在，纳米科学与技术和众多的科学学科有着十分密切的关系，可以说，纳米技术一直走在学科交叉领域的前沿。我们通常将纳米科技分为三个研究方向，即纳米材料、纳米器件和纳米尺度，这三个研究领域都是进行科技研究的重要领域。纳米科技的根本目的就是利用纳米的特殊性能去制造具有特殊功能的产品。纳米技术在机械工程方面的应用意义重大，微型机械技术已经成为二十一世纪纳米技术运用的核心，很多国家开始对纳米技术进行了更深入的研究，旨在为机械工程的发展做出更大的贡献。

1.2纳米技术的主要内容

首先，纳米材料主要包括制备和表征。我们通常希望通过利用纳米尺度的结构，在不改变物质化学成分的前提下，去实现对材料基本性质的控制。其次，纳米动力学主要是微型电动机械系统，它的英文简称是MEMS，即主要包括微机械和微电机。这种技术实际上是一种类似于集成电器设计和制造的新型工艺。它的最主要特点就是部件很小，虽然刻蚀的深度要求范围在数十至数百微米，但是它的宽度误差很小。这种技术有着很强的科研潜力，一旦研究的更加成熟，就会在实际的应用中带来更好的经济价值和利用价值。第三，纳米生物学和纳米药物学，这种纳米技术的应用也很广泛，可以用自组装的方法在细胞内放入零件以构成新的材料。最后，还有纳米电子学，它主要包括基于量子效应的纳米电子器件、纳米结构的光或者电性质、纳米电子材料的表征，以及原子操纵和原子组装等。这项技术可以满足当前电子技术发展的主要趋势。

1.3纳米技术在机械行业中的发展前景

我们认为，纳米技术作为科学研究中一项很重要的突破性成果，如果合理加以利用，能够在机械行业中展示出很强的利用潜力，为企业的生产带来更高的经济价值。纳米技术在机械行业中的应用范围和应用程度有待扩大和加深，它的发展前景是十分广阔的，我们必须看到纳米技术的科研潜力和经济价值，结合当前我国机械行业发展的现状和在实际利用中出现的问题，不断的进行研究和创新，深入的促进纳米技术和机械行业的紧密结合。我们可以在机械行业的各个领域去应用纳米技术，如：机械及汽车工业的滑配原件、射出成型时发生的粘模以及塑胶流道的低粘应用等。

2纳米技术在机械工程中的应用

随着科学技术的发展和社会经济的不断进步，纳米技术在机械方面的应用最重要的一方面就是微型机械技术，许多国家对此进行了深入的研究，我们可以看到，纳米技术在机械工程中的应用主要存在于微型纳米轴承方面。这种技术深深的改变了传统机械工程的发展模式。由于传统轴承的体积较大，它的摩擦力只能够靠来进行减少，但是这种方式并不能够从根本上避免摩擦力带来的问题。美国科学家通过研究，利用纳米技术很好的解决了这一问题，他们研制出了一种微型纳米轴承，这种轴承最大的优势就是几乎没有摩擦并且其直径仅仅是一个头发直径的万分之一。安徽的合肥大学通过研制，成功发明了纳米材料刀具，这标志着运用纳米材料制作的新型金属陶瓷刀具问世，这种刀具不仅仅品质十分优化，并且使用寿命也得到了极大的提高。另外，纳米耐磨符合图层的运用也是十分广泛的，实际上，这种微型化的大力运用已经从根本上改变了传统机械生产的模式，颠覆了传统机械的概念和范畴，这种微型机械的基础是现代科学技术，这种创新性的思维方式也是时展的重要产物。除此之外，纳米技术马达、纳米磁性液体以及纳米技术在食品机械领域的应用，都展示了纳米技术给机械工程带来的重大改变。

3结论

纳米技术篇5

【论文摘要】：讨论纳米科学和技术在新时期里发展所面对的困难和挑战。一系列新的方法将被讨论。我们还将讨论倘若这些困难能够被克服我们可能会有的收获。

纳米科学和技术所涉及的是具有尺寸在1-100纳米范围的结构的制备和表征。在这个领域的研究举世瞩目。无论是从基础研究（探索基于非经典效应的新物理现象）的观念出发，还是从应用（受因结构减少空间维度而带来的优点以及因应半导体器件特征尺寸持续减小而需要这两个方面的因素驱使）的角度来看，纳米结构都是令人极其感兴趣的。

1.纳米结构的制备

有两种制备纳米结构的基本方法：build-up和build-down。所谓build-up方法就是将已预制好的纳米部件（纳米团簇、纳米线以及纳米管）组装起来；而build-down方法就是将纳米结构直接地淀积在衬底上。前一种方法包含有三个基本步骤：1）纳米部件的制备；2）纳米部件的整理和筛选；3）纳米部件组装成器件（这可以包括不同的步骤如固定在衬底及电接触的淀积等等）；“Build-down”方法提供了杰出的材料纯度控制，而且它的制造机理与现代工业装置相匹配，换句话说，它是利用广泛已知的各种外延技术如分子束外延(MBE)、化学气相淀积（MOVCD）等来进行器件制造的传统方法。“Build-down”方法的缺点是较高的成本。

很清楚纳米科学的首次浪潮发生在过去的十年中。在这段时期，研究者已经证明了纳米结构的许多崭新的性质。学者们更进一步征明可以用“build-down”或者“build-up”方法来进行纳米结构制造。这些成果向我们展示，如果纳米结构能够大量且廉价地被制造出来，我们必将收获更多的成果。

2.纳米结构尺寸、成份、位序以及密度的控制

为了充分发挥量子点的优势之处，我们必须能够控制量子点的位置、大小、成份已及密度。其中一个可行的方法是将量子点生长在已经预刻有图形的衬底上。由于量子点的横向尺寸要处在10-20纳米范围（或者更小才能避免高激发态子能级效应，如对于GaN材料量子点的横向尺寸要小于8纳米）才能实现室温工作的光电子器件，在衬底上刻蚀如此小的图形是一项挑战性的技术难题。对于单电子晶体管来说，如果它们能在室温下工作，则要求量子点的直径要小至1-5纳米的范围。这些微小尺度要求已超过了传统光刻所能达到的精度极限。有几项技术可望用于如此的衬底图形制作。

⑴电子束光刻通常可以用来制作特征尺度小至50纳米的图形。如果特殊薄膜能够用作衬底来最小化电子散射问题，那特征尺寸小至2纳米的图形可以制作出来。

⑵聚焦离子束光刻是一种机制上类似于电子束光刻的技术。

⑶扫描微探针术可以用来划刻或者氧化衬底表面，甚至可以用来操纵单个原子和分子。最常用的方法是基于材料在探针作用下引入的高度局域化增强的氧化机制的。

⑷多孔膜作为淀积掩版的技术。多孔膜能用多种光刻术再加腐蚀来制备，它也可以用简单的阳极氧化方法来制备。

⑸倍塞（diblock）共聚物图形制作术是一种基于不同聚合物的混合物能够产生可控及可重复的相分离机制的技术。

⑹与倍塞共聚物图形制作术紧密相关的一项技术是纳米球珠光刻术。此项技术的基本思路是将在旋转涂敷的球珠膜中形成的图形转移到衬底上。

⑺将图形从母体版转移到衬底上的其他光刻技术。几种所谓“软光刻“方法，比如复制铸模法、微接触印刷法、溶剂辅助铸模法以及用硬模版浮雕法等已被探索开发。

3.纳米制造所面对的困难和挑战

随着器件持续微型化的趋势的发展，普通光刻技术的精度将很快达到它的由光的衍射定律以及材料物理性质所确定的基本物理极限。通过采用深紫外光和相移版，以及修正光学近邻干扰效应等措施，特征尺寸小至80nm的图形已能用普通光刻技术制备出。然而不大可能用普通光刻技术再进一步显著缩小尺寸。采用X光和EUV的光刻技术仍在研发之中，可是发展这些技术遇到在光刻胶以及模版制备上的诸多困难。目前来看，虽然也有一些具挑战性的问题需要解决，特别是需要克服电子束散射以及相关联的近邻干扰效应问题，但投影式电子束光刻似乎是有希望的一种技术。扫描微探针技术提供了能分辨单个原子或分子的无可匹敌的精度，可是此项技术却有固有的慢速度，目前还不清楚通过给它加装阵列悬臂樑能否使它达到可以接受的刻写速度。对一个理想的纳米刻写技术而言，它的运行和维修成本应该低，它应具备可靠地制备尺寸小但密度高的纳米结构的能力，还应有在非平面上刻制图形的能力以及制备三维结构的功能。此外，它也应能够做高速并行操作，而且引入的缺陷密度要低。然而时至今日，仍然没有任何一项能制作亚100nm图形的单项技术能同时满足上述所有条件。现在还难说是否上述技术中的一种或者它们的某种组合会取代传统的光刻技术。究竟是现有刻写技术的组合还是一种全新的技术会成为最终的纳米刻写技术还有待于观察。

4.展望

目前，已有不少纳米尺度图形刻制技术，它们仅有的短处要么是刻写速度慢要么是刻写复杂图形的能力有限。这些技术可以用来制造简单的纳米原型器件，这将能使我们研究这些器件的性质以及探讨优化器件结构以便进一步地改善它们的性能。必须发展新的表征技术，这不单是为了器件表征，也是为了能使我们拥有一个对器件制造过程中的必要工艺如版对准的能进行监控的手段。随着器件尺度的持续缩小，对制造技术的要求会更苛刻，理所当然地对评判方法的要求也变得更严格。随着光学有源区尺寸的缩小，崭新的光学现象很有可能被发现，这可能导致发明新的光电子器件。然而，不象电子工业发展那样需要寻找MOS晶体管的替代品，光电子工业并没有如此的立时尖锐问题需要迫切解决。纳米探测器和纳米传感器是一个全新的领域，目前还难以预测它的进一步发展趋势。然而，基于对崭新诊断技术的预期需要，我们有理由相信这将是一个快速发展的领域。总括起来，在所有三个主要领域里应用纳米结构所要求的共同点是对纳米结构的尺寸、材料纯度、位序以及成份的精确控制。一旦这个问题能够解决，就会有大量的崭新器件诞生和被研究。

参考文献

[1]王淼,李振华,鲁阳,齐仲甫,李文铸.纳米材料应用技术的新进展[J].材料科学与工程,2000.

[2]吴晶.电喷雾法一步制备含键合相纳米微球的研究[D].天津大学,2006.

[3]张喜梅,陈玲,李琳,郭祀远.纳米材料制备研究现状及其发展方向[J].现代化工，2000.