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纳米科技与表面工程的应用与发展

时间:2023-06-17 理论教育 版权反馈
【摘要】:纳米表面工程正是在这一基础上诞生的,它将纳米材料用于固体表面改性,即纳米材料和纳米技术与表面工程交叉、复合、综合并开发应用。如上所述,基于纳米科技的表面工程,即纳米表面工程,是表面工程技术发展的一个新阶段,也是纳米科学技术与材料科学技术和表面工程的有机结合及应用。虽然纳米材料在表面工程中的研究取得了很大进展,但也有许多问题有待解决。

纳米科技与表面工程的应用与发展

随着纳米科技的发展,微机电系统的设计、制造日益增多,制造技术已由亚微米层次进入到原子、分子级的纳米层次。纳米机器人、纳米钳、纳米电机、……,此类机电系统涉及大量的表面科学与表面技术问题,且随着尺寸减小和表面效应的出现,传统的表面设计和加工方法已不再适应。此外,要求材料在特殊情况,如超高温/低温、超高压、高真空、强氧化还原或腐蚀环境以及存在辐射、声吸收、信号屏蔽、承受点载荷等条件下服役的情况越来越多,由于纳米材料在力、电、声、光、热、磁方面表现出与宏观材料不同的特性,能够显著改善材料表面特性,因此传统材料表面纳米化显得特别重要。纳米表面工程正是在这一基础上诞生的,它将纳米材料用于固体表面改性,即纳米材料和纳米技术与表面工程交叉、复合、综合并开发应用。

如上所述,基于纳米科技的表面工程,即纳米表面工程,是表面工程技术发展的一个新阶段,也是纳米科学技术与材料科学技术和表面工程的有机结合及应用。将纳米材料与表面涂层技术相结合,不仅给涂层技术进一步提高提供了条件,还有利于具有优异特性纳米材料的扩大应用。纳米表面工程使得表面工程技术更加高效、优异,同时进一步促进了纳米科学技术的研究与发展。纳米表面工程主要依赖介观材料、介观结构、介观尺度来实现其加工与改性的目的。利用纳米表面工程技术得到的表面不仅在各项物理、化学、力学性能上得到改善提高,而且更加节省资源降低污染。虽然纳米表面工程的提出仅有几年时间,它的广阔前景已开始被人们接受和认识,有些纳米表面工程技术已经得到实际应用,且随着纳米科技的发展和在其他学科对其需要产生的动力推动下,纳米表面工程会不断更新、深化及发展壮大。虽然纳米材料在表面工程中的研究取得了很大进展,但也有许多问题有待解决。如纳米材料制备和合成技术的发展与完善,纳米材料宏观性质的准确测试技术与计算方法的研究,纳米材料微观结构的进一步深入研究,纳米材料的微观结构和宏观性质之间依赖关系的研究,以及如何利用微观结构的设计与控制,发展具有新颖性能的表面纳米涂层材料,以拓宽纳米材料在表面工程中的应用领域等。所有这些问题的进一步研究,必将对纳米科技的内涵、理论基础及研究方法等产生深远的影响,并能不断衍生出新的学科分支,如纳米摩擦学、纳米力学、纳米生物学等。(www.xing528.com)

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