纳米技术在机械制造中的应用摘要：本文介绍纳米技术的兴起；纳米材料的特性；纳米技术在机械工程中的运用；与传统机械工程相比，纳米技术带来的优势；纳米加工的关键技术及其在微型机械和微型机电系统的应用。关键词：纳米技术；纳米材料；机械；纳米加工；微型机械1.纳米技术的兴起自从1990年7月在美国召开的第一届国际纳米科学技术会议上，正式宣布纳米材料科学为材料科学的一个新分支开始，纳米技术便一步一步进入人们的生活。纳米科技是研究由尺寸在0．1～100nm之间的物质组成的体系运动规律和相互作用，以及实际应用中的技术问题的科学技术。从材料的结构层次来说，它介于宏观物质和微观原子、分子的中间领域。纳米技术不是一门单一的新型学科或者技术，它广泛应用于各类学科中，其中在机械工程中的应用对于机械工程学科的技术变革起到了不可估量的作用。纳米技术运用到机械方面尤其是产生了微型机械技术已经成为21世纪研究的核心技术，很多国家在纳米技术上开始了越来越多的研究，在机械工程方面对于纳米技术的应用也越来越多。2.纳米材料的特性纳米材料因其特殊的结构，产生出四大效应：小尺寸效应、量子效应(宏观量子隧道效应)、表面效应和界面效应，从而具有传统材料所不具备的物理、化学特性。纳米材料的这些特性使它的应用领域十分广阔，圆2∞5／9它既能改良传统材料，又能源源不断地产生出新的材料，比如它的力学性能和电学性能可使它成为高强度、超硬、高韧性、超塑性材料以及绝缘材料、电极材料和超导材料等；它的热学性能使它成为低温烧结材料、热交换材料和耐热材料等；它的磁学性能使它可用于永磁、磁流体、磁记录、磁存储、磁探测器、吸收、磁制冷材料等；它的光学性能又使它可用于光反射、光通讯、光存储、光开关、光过滤、光折射、红外传感器等；它的燃料性能使它又可用于火箭燃料添加剂、阻燃剂等。3.纳米技术在机械中的应用无摩擦的微型纳米轴承美国科学家研制出一种几乎没有摩擦且直径仅为一根头发的万分之一的微型纳米轴承。这种纳米轴承在运动时几乎没有磨损和撕裂，能够作为微型装置的重要元件。微型机械的尺寸相当于一根头发的直径，而纳米机电系统的尺寸仅为1nm，是微型机械的千分之一。如纳米管的厚度为几纳米，长度为几千纳米。在微型机电系统中摩擦是一个大问题，但这种纳米轴承却几乎没有摩擦，与通常的以硅或氮化硅制造的微型机械装置的最小摩擦极限相比，纳米轴承的摩擦仅为其千分之一。纳米新型金属陶瓷刀具合肥工业大学材料学院承担的国家科技攻关地方重大项目——纳米TiN、AlN改性的Tic基金属陶瓷刀具制作技术已通过鉴定，这标志着一种利用纳米材料制作的新型金属陶瓷刀具问世。纳米磁性液体密封超细粉碎机械气流磨进行超细粉生产因为污染少、效率高，因而是加工生产sic、Al：0，等高硬度物料超细粉体的理想手段。目前工业发达国家较多采用磁性液体密封，磁性液体是一种同时具有磁性和流动性的新型材料(普通材料不能同时具有这两种性能，例如铁熔化后的铁水就没有磁性)。这样使用时可以用磁场将磁性液体固定在密封处形成一个磁液0形圈，从而达到密封的目的。纳米材料在zn0阀片上的应用由上海电瓷厂、中科院上海硅酸盐研究所合作研究的将纳米材料应用到元机功能陶瓷材料——zn0阀片中，以大幅度地提高阀片的侧面绝缘强度，从而提高阀片大电流耐受水平。纳米发动机材料纳米复合氧化锆是目前最成功应用在工业上的纳米材料之一。纳米复合锆系列材料，显著提高了材料的耐高温性能和导氧及储氧功能，被广泛应用在欧美市场上最新汽车发动机及尾气排放控制系统中。纳米技术马达由美国NANoMuscLE公司生产的一种采用了纳米技术的微型马达在深圳面世，该产品只有传统电磁马达体积的1／20，长度比火柴杆还短，却能负载4kg，寿命可达100万次，主要用于玩具和汽车的电动车窗。纳米燃油装置2004年7月，我国专家成功研制出具有世界先进水平的EPs纳米燃油装置。实践证明，纳米燃油能实现充分燃烧。该成果在我驻港部队的车辆和西部汽车集结赛上得到证实。纳米润滑荆润滑是降低摩擦、减小或避免磨损的最有效技术。如果用纳米材料作为润滑剂，有关部件就不需频繁替换，交通工具使用寿命会更长。4.纳米技术的优势相对于传统机械工程来说，也正是因为纳米技术有很多优势才能取得这样显著的成果。第一，纳米技术的尺寸效应。纳米技术的主要效果之一便是缩小了传统尺寸的单位，将毫米进化为纳米，一纳米相当于十亿分之一米。纳米技术应用在机械中，可以大大降低机械的体积，从而形成了新型机械——微型机械。这种不是传统机械单纯地在尺度上微小型化，而通常是指可以成批制作的集合微机构、微驱动器、微能源以及微传感器和控制电路、信号处理装置等于一体的微型机电系统。他们大部分都是运用纳米技术的成果，因而它远远超出了传统机械的概念和范畴，而是