微納制造有哪些“神技”？為你揭開微納米制造技術的神秘面紗！

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

1 機械微加工

機械微加工是微納制造中最方便，也最接近傳統材料加工方式的微成型技術。它一般包括車削、鉆孔、磨削等加工法。現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[如computer-numerical-control（CNC）數字控制機床等]，再通過金剛石刀具在材料表面制備出高質量的微結構。

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生反應。

另外，機械微加工法能得到的最小微結構尺寸非常有限，僅為200微米左右，這也限制了該方法在更小尺寸微結構器件方面的應用。

2 激光微加工

激光技術被譽為20世紀四大重要發明之一，隨著小型電子產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應用中發展極快的領域之一。

激光能量密度高、方向性好、光斑大小可調，激光加工利用其這些特點將光能轉變為熱能來蝕除材料。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，因而不會產生加工變形。

目前激光微加工技術仍處于發展初期，隨著激光技術的發展（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生的電蝕作用，蝕除導電材料的特種微納制造加工法。

電火花微加工技術不受材料硬度的影響，并且通過調整電參數便可方便實現粗、半精、精、超精加工之間的切換，因此也被應用到微加工領域。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

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

這項技術由于可加工尺寸小、精度高，適合加工半導體材料，因而在半導體產業中得到廣泛的應用，其最基礎的核心技術是光刻，即曝光和刻蝕工藝。

隨著LIGA技術的發展，人們開發出了很多種不同的曝光、刻蝕工藝，以滿足不同精度尺寸、生產效率等的需求。LIGA技術經過多年的發展，工藝已經相當成熟，但是這項技術的基本原理決定了它必然會存在的一些缺陷，比如工藝過程復雜、制備環境要求高（比如需要凈化間等）、設備投入大、生產成本高等。

5 電鑄微加工

電鑄是利用金屬的電解沉積原理來精確復制某些復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來制備微結構。

這種加工法的復制精度和重復精度高，適用范圍廣，可用于制造精密、復雜內型面零件。但因技術原理的限制，電鑄鑄層質量不穩定，易出現麻點、針孔、晶粒粗大、應力過大等缺陷，致使鑄層物理特性和力學性能下降，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制出相應的微納米結構。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構便成功轉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了。我們可預測，未來50年將是微納米技術蓬勃發展的時代！微納米加工技術的發展潛力巨大，新穎的加工技術將不斷涌現。它們將助力人類開發出更多新型微納米器件及系統，進一步邁入微型化的新世界！