芻議納米技術在機械工程中的應用

紀鵬

摘 要：自納米技術出現之后，納米材料隨之出現，納米材料的應用，代表著機械工程行業進入了新的發展領域。因此，在對機械工程行業發展進行分析過程中，應注重對納米技術的探討，對納米技術在機械工程中的應用進行分析是具有現實意義的。

關鍵詞：納米技術；機械工程；應用

中圖分類號：X701；文獻標識碼：A

引言

納米技術是現今科技發展中的重要突破之一，在社會生活和生產的各個領域，納米技術的運用十分的廣泛。而對于機械工程而言，納米技術的運用更是成為其核心，這也表現在多個方面。我們公認納米技術對于傳統機械工程的改變十分重大，我們要了解納米技術的內涵，分析它的應用，并且針對現在的應用情況，提出對納米技術發展前景的展望和預測。納米材料自一九九零年起就成為材料科學的一個新的分支，從那時候開始，我們的生產和生活就和納米材料息息相關了。我們通過研究納米物質的運動規律和實際應用中的技術問題，來推動著納米技術的不斷進步。現今，我們不能僅僅將納米技術看成一門單一的、新型的學科，它已經廣泛的應用到各個領域中去了，尤其對于機械工程領域，更是意義重大。

1納米技術主要內容

在對納米技術在機械工程中的應用進行分析之前，應先了解納米技術包括哪些內容。第一，納米材料。納米材料是新型材料，這一材料在被合成的過程中，通過納米技術，對材料的內部尺度結構進行了控制，并沒有改變材料的物質成分。第二，納米動力學。納米動力學又稱MEMS，其中含有微機械和微電視。這一技術屬于新型工藝，它的顯著優勢在于部件體積小，寬度誤差小。而且這一新工藝還具有較大的潛力，具有科研的潛力，可以在以后的科學研究中將此工藝作為研究部分，一旦這一研究取得新成果，就會在實際應用中帶來更多的經濟價值。第三，納米生物學和藥物學。納米的廣泛應用，不僅體現在工業行業中，在生物行業以及醫藥行業中同樣涉及。第四，納米光電學。在光電學中，納米技術在諸多內容中展現了其表征，比如說在納米電子器件、納米電子材料中。

2納米技術在機械工程中的應用要點

2.1納米磁性液體用于旋轉軸的動態密封

通常靜態的密封都是采用橡膠、塑料或金屬等材料制成的“O”形環作為密封元件。旋轉條件下的動態密封一直是未能解決的問題，無法在高速、高真空條件下進行動態密封。納米技術的出現促進了磁性液體密封技術的產生。南京大學已試制成水基、烷基、二脂基、硅油等多種類型的磁性液體。

（1）納米技術的尺寸效應。納米技術的主要效果之一便是縮小了傳統尺寸的單位，將毫米進化為納米，1nm相當于十億分之1m。納米技術應用在機械中，可以大大降低機械的體積，從而形成了新型機械——微型機械。這種不是傳統機械單純地在尺度上微小型化，而通常是指可以成批制作的集合微機構、微驅動器、微能源以及微傳感器和控制電路、信號處理裝置等于一體的微型機電系統。他們大部分都是運用納米技術的成果，因而它遠遠超出了傳統機械的概念和范疇，而是基于現代科學技術，并作為整個納米科技重要組成部分和用一種嶄新的思維方式與技術路線指導下的產物。

（2）納米技術使材料多元化，應用多元化。納米技術是原材料形成更微小的形態，功能也更加強大，不僅能改良傳統材料，又能源源不斷地產生出新的材料。磁性液體密封技術便是證明，利用磁性液體可以被磁場控制的特性，將納米單位的液體置于磁場之內，從而達到密封的效果。同時在材料運用中可將微量的元素融入到基礎材料中，達到更好的效果。納米復合氧化鋯是成功應用在工業上的納米材料，這種材料提高了材料的耐高溫性能和導氧及儲氧功能，因此廣泛運用于汽車發動機系統中。

（3）納米材料摩擦性能。納米技術最顯著的特性就是其擦性能，在機械中，各種軸承等都存在著摩擦，但是納米材料的出現，使得各類機械結構尺寸便小，同時對于過小的零件，摩擦力便顯的尤為重要，摩擦力如果相對較大，則零件便會造成磨損。但是納米技術也同樣克服了這一問題，現已出現納米材料幾乎無摩擦的狀態。美國科學家研制的這種微型納米軸承可在運動是無磨損和撕裂，達到了理想的效果。

2.2納米材料的應用

在對納米技術進行深入研究后，研究人員研制出了新型陶瓷工具。這一種新工具的出現，向人們傳遞了新的觀念，陶瓷工具行業迎來了新的時代。傳統陶瓷在使用過程中，最主要的問題就是硬度不夠，在使用過程中容易出現破損，影響其使用壽命。但在納米陶瓷工具中，納米氧化鈦能夠起到對品粒進行細化到目的，經過細化后的品粒，可以有效地提高材料的硬度，這樣一來，陶瓷工具的使用壽命就會更長久。因此，在納米技術研究中，應在納米陶瓷方面投入更多的精力，早日完善這一方面的納米技術。

2.3微型納米軸承

在機械工程中，軸承的應用是比較普遍的，在很多機械設備中都需要使用軸承。傳統的軸承不僅體積比較大，而且在使用過程中會產生較大的摩擦力，使用起來不夠順暢，而為了減小摩擦，在應用軸承過程中還需要使用潤滑油，但總體來說傳統軸承的應用效果并不是很理想。此種情況在納米技術的應用中得到了解決。通過納米技術，研發出了微型納米軸承。這一軸承的體積十分小，直徑是一根頭發的萬分之一，在機電系統中所使用的軸承，其直徑更小，僅有1nm。在體積大幅度減小的情況下，軸承應用中的摩擦力也比較小。就微型納米軸承的實際應用效果進行分析后可以確定，微型納米軸承的應用效果更突出，克服了傳統軸承中的問題，在機械工程中的應用前景廣闊。

2.4納米技術馬達

在納米技術研究過程中，美國研究公司研發出了新的馬達，即納米技術馬達。這一馬達較以往的馬達相比較，其體積十分小，僅有傳統馬達的1/20，同時這一新款馬達的長度較短，但其承重能力不容小覷，可以承重4千克。納米技術馬達的使用壽命比傳統馬達的使用壽命長，而且其造價少，在使用過程中產生的噪音也比較小。綜合來說，納米技術馬達相比較傳統馬達，其優勢十分顯著，在以后的機械工程行業中，這一新型馬達的應用較為十分普遍。

3納米技術在機械行業中的發展前景

我們認為，納米技術作為科學研究中一項很重要的突破性成果，如果合理加以利用，能夠在機械行業中展示出很強的利用潛力，為企業的生產帶來更高的經濟價值。納米技術在機械行業中的應用范圍和應用程度有待擴大和加深，它的發展前景是十分廣闊的，我們必須看到納米技術的科研潛力和經濟價值，結合當前我國機械行業發展的現狀和在實際利用中出現的問題，不斷的進行研究和創新，深入的促進納米技術和機械行業的緊密結合。我們可以在機械行業的各個領域去應用納米技術，如：機械及汽車工業的滑配原件、射出成型時發生的粘模以及塑膠流道的低粘應用等。

結束語

納米技術的應用可以說是現代科學與技術的結合。當前階段納米技術已經逐漸的趨于發展上的成熟化，這將帶來未來社會發展中的重要工業革命。納米技術在機械工程中的應用，徹底地改變了傳統機械的運轉方式，體現出了強大的科技功能，因此在此方面還需要不斷深入化的研究，促使其應用性更加廣泛。對于專業人才上的缺失，當前則應當進一步的加緊培訓，盡量的促使全體員工能得到提升，為納米技術的發展提供更好的基礎條件。

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（作者身份證號碼：342501198512146813）