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摘要：在现代社会中，纳米技术的出现对于科技发展是一次重大飞跃，纳米技术现已应用于社会各个领域。纳米技术在机械工程中的应用在当今社会更加突出，其表现在很多方面。文章从多方面展现了纳米技术再机械工程领域的运用，以期待对于传统机械工程的改变。
关键词：纳米技术，机械工程，应用
中图分类号：TU198文献标识码： A 文章编号：
前言
纳米技术从材料的结构层面而言,其属于宏观物质欲微观层面的原子、分子的中间领域。这项技术目前已广泛应用于各学科，使机械工程领域发生了翻天覆地的变化。运用纳米技术，在机械工程领域出现了微机械技术，它已成为新世纪的核心技术，世界上有许多国家都推出了更多的纳米技术研究，机其在械工程中更是一个热点领域。
1、纳米材料刀具
这项技术的研制成功是由安徽合肥大学实现的。合肥大学成功研制了纳米新型陶瓷刀具,该成功具有着标志性意义,表明了运用纳米材料制作新型金属陶瓷刀具问世。纳米技术在其中的运用,使得刀具的力学性能大大优化,而且刀具的使用寿命也提高了2倍以上。
2、纳米耐磨符合图层的运用
纳米材料颗粒之间都存在着范德华力、库仑力等,甚至有些颗粒还会和化学键结合,结果导致了陶瓷颗粒很容易出现团聚,而且颗粒愈小,团聚就越紧,在这种情况下,纳米材料应有的良好性能就比较难以充分发挥出来。就解决方式而言,一般通过施加机械能,或者引发化学作用这两种途径进行解决,不过硬团聚由于颗粒之间结合的比较紧密,单纯的通过化学作用是远不能够实现目标的,所以还需要另外施加一个比较大的机械力,例如剪切力、撞击力等。通过这些里对材料的结合力进行破坏。
3、纳米磁性液体在旋转轴中的应用
一般而言,对于静态的密封比较容易解决,通常可以采用塑料、金属、橡胶等材料制作的O型环当做密封的元件,将其密封。但对于动态的密封,特别是旋转条件下的密封则一直没有好的解决方式。在高速、高真空条件下一般不能进行动态密封,而纳米磁性液体则带来了一种新的解决方式。纳米技术对磁性液体在旋转轴中的应用取得了很大的促进作用。我国南京大学已经成功进行了多种磁性液体的制成,比如硅油、水基、烷基、二脂基等。而在磁性液体的应用方面,电子计算机的硬盘在防尘密封方面就普遍采用了磁性液体。而在润滑剂的制造方面,对新型润滑剂的制造也起到了较大的促进作用。
(1)纳米磁性液体在旋转轴中应用的尺寸效应
在纳米技术领域,其显著成果之一就是在旋转轴中,对传统的尺寸单位进行了缩小,以前的计量单位级为毫米,而今则是纳米级,而1纳米仅相当于1毫米的百万分之一,如果运用在机械工程之中,那么机械的体积会因为纳米技术的应用而极大的降低,在此基础上就有了微型机械为代表的新型机械的诞生和生产。实际上,这种微型化并不仅仅是单纯意义上的尺度上发生了重大变化,而更多的是指可以成批进行制作生产微传感器、集合微结构、微驱动器、微电路等处置装置于一体的微型机电系统。系统中的大部分都运用了纳米技术成果,因此,从某种意义上说,其已经远远超出了传统机械的概念和范畴。可以说微型机械是以现代科学技术为基础,在整个纳米科技中具有重要地位,采用崭新技术路线和思维方式的具有划时代意义的产物。
(2)纳米磁性液体在旋转轴中应用的材料以及多元化
纳米技术的应用使原材料能够以一种更加微小的形态出现,而且性能强大。其首先不仅改良了传统的材料,同时通过采用纳米科技,更多更新的新材料也不断涌现。磁性液体密封技术证明了磁性液体能够能够被磁场控制的特性,另外在材料的应用过程中,通过向其添加一定的微量元素,还能够使材料获得更好的效果。第四，纳米技术节能效果。纳米技术实现了“小材大用”，带来的又一优势便是节能和环保。在纳米技术的应用中，产生了很多新型材料，它们减少了很多不必要的消耗，使得传统的机械工程中需要的大量材料迅速降低，对于原材料的节约起到了惊人的效果。德国不莱梅应用物理所已研制成功并且申请了一项专利，即用纳米Ag代替微米Ag 制成导电膠，可节省Ag 粉50%，用这种导电胶焊接金属和陶瓷，涂层不需太厚，而且涂层表面平整，效果理想。
(3)纳米磁性液体在旋转轴中应用的摩擦性能
纳米技术最为显著的一个特征就是其摩擦性能,在机械工程中,特别是结构和尺寸比较大的机械,由于摩擦力的影响,各种轴承对会因摩擦出现损伤,对机械的磨损非常严重。而纳米材料,则几乎处在一种无摩擦的状态,非常好的克服了摩擦的问题。
4、纳米减摩与自修复技术在机械工程中的应用
传统的减摩添加剂主要有两大类: 一类是化学( 活性) 减摩添加剂, 该类添加剂大部分具有极性或含有活性元素的油溶性有机化合物。该类添加剂在摩擦过程中, 与摩擦表面发生摩擦化学反应, 生成摩擦化学保护膜, 从而起到抗磨减摩作用。该类添加剂的缺点是消耗性和耐高温性能较差; 另一类是机械减摩, 这类添加剂是非油溶性的悬浮于油中的固体微粒。该类添加剂能在摩擦过程中, 沉积并填平凹凸不平的磨损表面, 阻碍部件的直接接触而起到减少摩擦磨损作用。该类添加剂的主要缺点是摩擦系数较高, 固体微粒的分散性能差。全军装备维修表面工程研究中心在上述减摩添加剂研究的基础上, 利用先进的纳米技术, 研制了纳米减摩与自修复润滑油添加剂。减摩与自修复是指在摩擦过程中, 由于润滑介质及环境的摩擦物理、化学作用, 对磨损表面具有一定补偿的“修复”现象。减摩与自修复型添加剂的作用机理与常见的活性添加剂不同, 它不是以牺牲添加剂和表面物质为条件, 而是在摩擦条件下,在摩擦表面上沉积、结晶、铺展成膜, 使磨损得到一定补偿, 具有一定减摩与自修复作用。目前, 自修复型添加剂的作用机理大致可分为两类, 一类是铺展成膜理论: 添加剂分子与金属表面具有亲和作用, 在摩擦过程中表现出极性, 并扩散到摩擦微观表层, 形成一层具有减摩与自修复作用的铺展膜;另一类是共晶成膜理论: 即在边界、混合润滑状态下, 局部的摩擦高温促使添加剂微粒与磨损微粒化合成微小的共晶微球, 在表面形成具有滚动性润滑功能的保护层膜, 填充摩擦表面微观沟谷, 改善摩擦表面的润滑性能, 以降低摩擦阻力, 延长使用寿命。纳米减摩与自修复添加剂作用机理可在某种程度上体现共晶成膜机理。在一定温度、压力、摩擦力作用下, 表面产生剧烈摩擦和塑性变形, 纳米材
料在摩擦表面沉积, 并与摩擦表面作用。当摩擦表面的温度高到一定值时, 纳米材料粒子强度下降,即与金属表面摩擦的微观颗粒产生共晶, 填补表面微观沟谷, 从而形成一层具有抗磨减摩作用的修复膜。
结语
纳米材料在机械工程中被广泛使用，它的应用将改变传统的机械的操作模式，以促进机械工程的发展，透露出强烈的科技实力。另外, 在机械工程，纳米技术的例子不胜枚举，通过新兴技术的应用，我们可以清楚地感受到在机械工程中纳米技术将会对其产生非常深刻的影响。
参考文献
[1]樊东黎.纳米技术和纳米材料的发展和应用[J].金属热处理.2011(02).
[2]闫超.纳米技术在机械工程中的应用浅谈[J].价值工程.2010(29).
[3]ChoiWoneheol,etal.SalnPlinguncertaintyineoordinatemeasurementdataanalysis.Precision Engineering.1998,22:153一167.
[4]Farzan,etal.CoordinatemeasurernentandinsPeetionmethodsandaPParatus.USAPatent:5198990,1998.
关键词：纳米技术，机械工程，应用
中图分类号：TU198文献标识码： A 文章编号：
前言
纳米技术从材料的结构层面而言,其属于宏观物质欲微观层面的原子、分子的中间领域。这项技术目前已广泛应用于各学科，使机械工程领域发生了翻天覆地的变化。运用纳米技术，在机械工程领域出现了微机械技术，它已成为新世纪的核心技术，世界上有许多国家都推出了更多的纳米技术研究，机其在械工程中更是一个热点领域。
1、纳米材料刀具
这项技术的研制成功是由安徽合肥大学实现的。合肥大学成功研制了纳米新型陶瓷刀具,该成功具有着标志性意义,表明了运用纳米材料制作新型金属陶瓷刀具问世。纳米技术在其中的运用,使得刀具的力学性能大大优化,而且刀具的使用寿命也提高了2倍以上。
2、纳米耐磨符合图层的运用
纳米材料颗粒之间都存在着范德华力、库仑力等,甚至有些颗粒还会和化学键结合,结果导致了陶瓷颗粒很容易出现团聚,而且颗粒愈小,团聚就越紧,在这种情况下,纳米材料应有的良好性能就比较难以充分发挥出来。就解决方式而言,一般通过施加机械能,或者引发化学作用这两种途径进行解决,不过硬团聚由于颗粒之间结合的比较紧密,单纯的通过化学作用是远不能够实现目标的,所以还需要另外施加一个比较大的机械力,例如剪切力、撞击力等。通过这些里对材料的结合力进行破坏。
3、纳米磁性液体在旋转轴中的应用
一般而言,对于静态的密封比较容易解决,通常可以采用塑料、金属、橡胶等材料制作的O型环当做密封的元件,将其密封。但对于动态的密封,特别是旋转条件下的密封则一直没有好的解决方式。在高速、高真空条件下一般不能进行动态密封,而纳米磁性液体则带来了一种新的解决方式。纳米技术对磁性液体在旋转轴中的应用取得了很大的促进作用。我国南京大学已经成功进行了多种磁性液体的制成,比如硅油、水基、烷基、二脂基等。而在磁性液体的应用方面,电子计算机的硬盘在防尘密封方面就普遍采用了磁性液体。而在润滑剂的制造方面,对新型润滑剂的制造也起到了较大的促进作用。
(1)纳米磁性液体在旋转轴中应用的尺寸效应
在纳米技术领域,其显著成果之一就是在旋转轴中,对传统的尺寸单位进行了缩小,以前的计量单位级为毫米,而今则是纳米级,而1纳米仅相当于1毫米的百万分之一,如果运用在机械工程之中,那么机械的体积会因为纳米技术的应用而极大的降低,在此基础上就有了微型机械为代表的新型机械的诞生和生产。实际上,这种微型化并不仅仅是单纯意义上的尺度上发生了重大变化,而更多的是指可以成批进行制作生产微传感器、集合微结构、微驱动器、微电路等处置装置于一体的微型机电系统。系统中的大部分都运用了纳米技术成果,因此,从某种意义上说,其已经远远超出了传统机械的概念和范畴。可以说微型机械是以现代科学技术为基础,在整个纳米科技中具有重要地位,采用崭新技术路线和思维方式的具有划时代意义的产物。
(2)纳米磁性液体在旋转轴中应用的材料以及多元化
纳米技术的应用使原材料能够以一种更加微小的形态出现,而且性能强大。其首先不仅改良了传统的材料,同时通过采用纳米科技,更多更新的新材料也不断涌现。磁性液体密封技术证明了磁性液体能够能够被磁场控制的特性,另外在材料的应用过程中,通过向其添加一定的微量元素,还能够使材料获得更好的效果。第四，纳米技术节能效果。纳米技术实现了“小材大用”，带来的又一优势便是节能和环保。在纳米技术的应用中，产生了很多新型材料，它们减少了很多不必要的消耗，使得传统的机械工程中需要的大量材料迅速降低，对于原材料的节约起到了惊人的效果。德国不莱梅应用物理所已研制成功并且申请了一项专利，即用纳米Ag代替微米Ag 制成导电膠，可节省Ag 粉50%，用这种导电胶焊接金属和陶瓷，涂层不需太厚，而且涂层表面平整，效果理想。
(3)纳米磁性液体在旋转轴中应用的摩擦性能
纳米技术最为显著的一个特征就是其摩擦性能,在机械工程中,特别是结构和尺寸比较大的机械,由于摩擦力的影响,各种轴承对会因摩擦出现损伤,对机械的磨损非常严重。而纳米材料,则几乎处在一种无摩擦的状态,非常好的克服了摩擦的问题。
4、纳米减摩与自修复技术在机械工程中的应用
传统的减摩添加剂主要有两大类: 一类是化学( 活性) 减摩添加剂, 该类添加剂大部分具有极性或含有活性元素的油溶性有机化合物。该类添加剂在摩擦过程中, 与摩擦表面发生摩擦化学反应, 生成摩擦化学保护膜, 从而起到抗磨减摩作用。该类添加剂的缺点是消耗性和耐高温性能较差; 另一类是机械减摩, 这类添加剂是非油溶性的悬浮于油中的固体微粒。该类添加剂能在摩擦过程中, 沉积并填平凹凸不平的磨损表面, 阻碍部件的直接接触而起到减少摩擦磨损作用。该类添加剂的主要缺点是摩擦系数较高, 固体微粒的分散性能差。全军装备维修表面工程研究中心在上述减摩添加剂研究的基础上, 利用先进的纳米技术, 研制了纳米减摩与自修复润滑油添加剂。减摩与自修复是指在摩擦过程中, 由于润滑介质及环境的摩擦物理、化学作用, 对磨损表面具有一定补偿的“修复”现象。减摩与自修复型添加剂的作用机理与常见的活性添加剂不同, 它不是以牺牲添加剂和表面物质为条件, 而是在摩擦条件下,在摩擦表面上沉积、结晶、铺展成膜, 使磨损得到一定补偿, 具有一定减摩与自修复作用。目前, 自修复型添加剂的作用机理大致可分为两类, 一类是铺展成膜理论: 添加剂分子与金属表面具有亲和作用, 在摩擦过程中表现出极性, 并扩散到摩擦微观表层, 形成一层具有减摩与自修复作用的铺展膜;另一类是共晶成膜理论: 即在边界、混合润滑状态下, 局部的摩擦高温促使添加剂微粒与磨损微粒化合成微小的共晶微球, 在表面形成具有滚动性润滑功能的保护层膜, 填充摩擦表面微观沟谷, 改善摩擦表面的润滑性能, 以降低摩擦阻力, 延长使用寿命。纳米减摩与自修复添加剂作用机理可在某种程度上体现共晶成膜机理。在一定温度、压力、摩擦力作用下, 表面产生剧烈摩擦和塑性变形, 纳米材
料在摩擦表面沉积, 并与摩擦表面作用。当摩擦表面的温度高到一定值时, 纳米材料粒子强度下降,即与金属表面摩擦的微观颗粒产生共晶, 填补表面微观沟谷, 从而形成一层具有抗磨减摩作用的修复膜。
结语
纳米材料在机械工程中被广泛使用，它的应用将改变传统的机械的操作模式，以促进机械工程的发展，透露出强烈的科技实力。另外, 在机械工程，纳米技术的例子不胜枚举，通过新兴技术的应用，我们可以清楚地感受到在机械工程中纳米技术将会对其产生非常深刻的影响。
参考文献
[1]樊东黎.纳米技术和纳米材料的发展和应用[J].金属热处理.2011(02).
[2]闫超.纳米技术在机械工程中的应用浅谈[J].价值工程.2010(29).
[3]ChoiWoneheol,etal.SalnPlinguncertaintyineoordinatemeasurementdataanalysis.Precision Engineering.1998,22:153一167.
[4]Farzan,etal.CoordinatemeasurernentandinsPeetionmethodsandaPParatus.USAPatent:5198990,1998.