微納制造有哪些“神技”？為你揭開微納米制造技術(shù)的神秘面紗！

納米材料的制備和研究，一直是整個納米科技的基礎(chǔ)。微納制造的技術(shù)及材料，一直是建筑納米科技大廈的基石。下面，我們從技術(shù)及材料兩大方面，帶領(lǐng)大家揭開微納米制造技術(shù)的神秘面紗。

1 機械微加工

機械微加工是微納制造中最方便，也最接近傳統(tǒng)材料加工方式的微成型技術(shù)。它一般包括車削、鉆孔、磨削等加工法。現(xiàn)代機械微加工為提高精度和自動化程度，通常配備有計算機控制系統(tǒng)[如computer-numerical-control（CNC）數(shù)字控制機床等]，再通過金剛石刀具在材料表面制備出高質(zhì)量的微結(jié)構(gòu)。

機械微加工法的工藝過程簡單，加工過程方便，但對加工材料有選擇性。它常采用的加工材料是銅合金、鎳合金等。像鋼這種我們最常用的金屬材料，卻不能用機械微加工法來做，因為鋼中含碳會和金剛石刀具發(fā)生反應(yīng)。

另外，機械微加工法能得到的最小微結(jié)構(gòu)尺寸非常有限，僅為200微米左右，這也限制了該方法在更小尺寸微結(jié)構(gòu)器件方面的應(yīng)用。

2 激光微加工

激光技術(shù)被譽為20世紀四大重要發(fā)明之一，隨著小型電子產(chǎn)品和微電子元器件需求的激增，激光微加工已成為激光在工業(yè)應(yīng)用中發(fā)展極快的領(lǐng)域之一。

激光能量密度高、方向性好、光斑大小可調(diào)，激光加工利用其這些特點將光能轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮軄砦g除材料。激光微加工的材料種類非常廣，幾乎囊括了所有金屬和非金屬材料，它與機械微加工相比屬于非接觸式加工，不存在工具損耗，也沒有明顯的機械力，因而不會產(chǎn)生加工變形。

目前激光微加工技術(shù)仍處于發(fā)展初期，隨著激光技術(shù)的發(fā)展（如光源、能量密度等的改善），相信未來此“神技”在微納制造中會大展拳腳。

3 電火花微加工

電火花加工（electric discharge machining，EDM）是利用浸在工作液中的兩極間脈沖放電時產(chǎn)生的電蝕作用，蝕除導(dǎo)電材料的特種微納制造加工法。

電火花微加工技術(shù)不受材料硬度的影響，并且通過調(diào)整電參數(shù)便可方便實現(xiàn)粗、半精、精、超精加工之間的切換，因此也被應(yīng)用到微加工領(lǐng)域。目前，這種加工方法最大的缺點就是加工效率低。

4 曝光+刻蝕

目前微納制造領(lǐng)域最常用的一種微細加工技術(shù)是LIGA（德文縮寫，Lithographie，Galanoformung和Abformung，即光刻、電鑄和注塑）。

這項技術(shù)由于可加工尺寸小、精度高，適合加工半導(dǎo)體材料，因而在半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)中得到廣泛的應(yīng)用，其最基礎(chǔ)的核心技術(shù)是光刻，即曝光和刻蝕工藝。

隨著LIGA技術(shù)的發(fā)展，人們開發(fā)出了很多種不同的曝光、刻蝕工藝，以滿足不同精度尺寸、生產(chǎn)效率等的需求。LIGA技術(shù)經(jīng)過多年的發(fā)展，工藝已經(jīng)相當(dāng)成熟，但是這項技術(shù)的基本原理決定了它必然會存在的一些缺陷，比如工藝過程復(fù)雜、制備環(huán)境要求高（比如需要凈化間等）、設(shè)備投入大、生產(chǎn)成本高等。

5 電鑄微加工

電鑄是利用金屬的電解沉積原理來精確復(fù)制某些復(fù)雜或特殊形狀工件的特種加工方法。它通過在母模上沉積金屬層的增材制造技術(shù)來制備微結(jié)構(gòu)。

這種加工法的復(fù)制精度和重復(fù)精度高，適用范圍廣，可用于制造精密、復(fù)雜內(nèi)型面零件。但因技術(shù)原理的限制，電鑄鑄層質(zhì)量不穩(wěn)定，易出現(xiàn)麻點、針孔、晶粒粗大、應(yīng)力過大等缺陷，致使鑄層物理特性和力學(xué)性能下降，嚴重時零件需報廢。

6 模型加工

模型加工法是利用微納米尺寸的模具復(fù)制出相應(yīng)的微納米結(jié)構(gòu)。該方法主要適用于具有熱塑性的材料，如高分子塑料，金屬玻璃等。

首先，將加熱臺上的熱塑性材料與微模型加熱到一定溫度；熱塑性材料因黏度降低軟化后，對其施加一定的應(yīng)力使其在微模型中進行充型流動；最后微模型上的微納米結(jié)構(gòu)便成功轉(zhuǎn)移到熱塑性材料的表面上。

這就是常見的幾種微納制造技術(shù)了。我們可預(yù)測，未來50年將是微納米技術(shù)蓬勃發(fā)展的時代！微納米加工技術(shù)的發(fā)展?jié)摿薮?，新穎的加工技術(shù)將不斷涌現(xiàn)。它們將助力人類開發(fā)出更多新型微納米器件及系統(tǒng)，進一步邁入微型化的新世界！