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1、浅谈纳米表面工程【摘要】阐述了纳米表面工程的产生背景，特点，内涵和科学问题，介绍表面纳米化的基本原理与制备方法，，总结了纳米材料在热喷涂技术、电刷镀技术、涂装技术、粘结剂技术、纳米薄膜制备技术的应用和研究进展。【关键词】纳米表面工程特点应用发展前景AboutNanoSurfaceEngineeringWuxiaohui(ShandongUniversityChemicalEngineeringandTechnology20071102060)【Abstract】Nanosurfaceengineeringexplainedthebackground,ch
2、aracteristics,contentandscientificissues,describedthebasicprinciplesofsurfacenanocrystallizationandpreparationmethods,summarizesthenano-materialsinthermalspraytechnology,brushplatingtechnology,coatingtechnology,adhesivetechnology,nano-thinfilmstechnologyandresearchprogress.【Keywo
3、rds】Nanosurfaceengineering;Characteristics;Application;Prospects随着科学技术的发展,纳米技术和纳米材料得到了广泛的应用。在此基础上,将纳米技术和纳米材料与传统表面工程进行有机的结合,诞生了一个新的学科——纳米表面工程。2000年,徐滨士、欧忠文等首先提出了“纳米表面工程”的概念,标志着表面工程进入新的发展阶段。1.纳米表面工程纳米表面工程是以纳米材料和其它低维非平衡材料为基础,通过特定的加工技术、加工手段,对固体表面进行强化、改性、超精细加工或赋予表面新功能的系统工程。纳米表面工程是在纳米科
4、技产生和发展的背景下,对固体表面性能、功能和加工精度要求越来越高的条件下产生的。1.1发展背景随着纳米科学技术的快速发展，要求材料在特殊工况如超高温／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，由于纳米材料在强度、硬度、韧性和其它力、电、声、光、热、磁方面表现出与宏观材料炯异的特质，因此传统材料表面纳米化就显得特别重要而赋有意义。为适应纳米科技发展带来的变化，需建立与之相适应的表面工程—纳米表面工程。纳米材料和纳米技术与传统表面工程交叉、复合、综合并开发应用。从技术层面上看,单一传统的表
5、面处理或加工技术称为第一代表面技术；运用组合技术或复合表面处理技术的称为第二代表面技术;纳米表面工程中涉及的纳米表面技术,称为第三代表面技术。1.2特点1)对表面设计化程度和要求更高；2)加工技术更精细；3)对加工技术的依赖程度更突出；4)取决基体性能和功能的因素被弱化,而基于表面的作用和功能被提升；5)采用的非传统表面加工和复合表面加工方法更多；6)加工环境对表面加工的精度、加工质量影响越来越大；7)表面处理、改性和功能化的自由度扩大；8)产品的附加值也会更高。1.2内涵纳米表面工程的内涵包括三方面：一是材料表面的纳米化改造与纳米结构组装；二是纳米超光
6、滑表面的加工；三是纳米尺度超微细图形的加工。材料表面的纳米结构组装按构筑过程中的驱动力是靠内因还是外因来划分大致可分为两大类：一是人工纳米结构组装体系，即按人的意志，利用物理和化学的方法，人工的将纳米尺度的物质单元组装、排列成一维、二维和三维纳米结构体系，如表面纳米结构涂层的组装、表面纳米功能涂层的组装、纳米介孔复合体的组装等；二是表面纳米结构自组装体系和分子自组装体系，它是通过弱的和较小方向性的非共价键把原子、分子或离子连接在一起构筑成纳米结构、分子聚集体或纳米结构花样。1.1科学问题纳米表面工程的科学问题主要有3个：（1）材料的表面改性、界面及非平衡
7、条件下低维材料的结构和行为，如纳米等低维非平衡材料结构的形成演化及表征，以及对结构、物理性能、化学性能、力学性能等基本问题进行深入研究，有助于达到表面的优化设计和有效控制；（2）宏观、介观和微观的一体化研究，从而揭示出两个新的科学问题：一是“尺度问题”，即怎么进行不同尺度层次－宏观、介观及微观下的过渡及其相应的内在联系，如体相材料表面原子排布对单晶格、超晶格和纳米超薄膜的生长、力学性能等有何影响；二是“群体演化问题”，即如何描述介观、微观结构和缺陷作为群体所体现的交互作用和演化问题；（3）“环境问题”，即宏观环境中介观材料的行为和作用，介观环境中微观粒子
8、的行为和作用。2．表面纳米化2．1基本原理与制备方法（1）表面涂层或沉积首先利用
