微米加工與納米制造
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叢 書 名:國(guó)際機(jī)械工程先進(jìn)技術(shù)譯叢
本書是微米/納米加工技術(shù)方面的一本優(yōu)秀著作,既有一定的理論深度,又有足夠的廣度,而且還有較高的可讀性。它較為系統(tǒng)地梳理了微米加工(特別是非硅基加工)技術(shù)以及納米加工手段,結(jié)合微流體、微慣性器件、納米傳感器等方面的典型案例,闡釋了這些技術(shù)的原理和特點(diǎn),提出了特定問(wèn)題的高效率解決方案,給出了工藝設(shè)計(jì)方面的指南,并對(duì)這些技術(shù)的發(fā)展走向做出了高屋建瓴的判斷。
譯者序譯者簡(jiǎn)介譯叢序原書序原書主編簡(jiǎn)介撰稿人第1章微米和納米加工1.1前言1.2微米加工1.3納米加工1.3.1基于軟刻印的納米加工1.3.2采用操縱技術(shù)的納米加工1.3.3采用碳納米材料的納米加工1.4結(jié)論參考文獻(xiàn)第2章采用X射線光刻的微米加工2.1前言2.2X射線光刻技術(shù)2.3同步加速器輻射2.3.1一般特性2.3.2光譜特性2.3.3光譜的輝度和亮度2.4微米加工2.4.1概述2.4.2LIGA工藝2.4.3光刻步驟2.4.4X射線光刻2.4.5X射線掩膜2.4.6掩膜材料2.4.7單吸收層制造2.4.8襯底中X射線掩膜的對(duì)準(zhǔn)2.4.9大高寬比微光刻技術(shù)的掩膜2.4.10光刻膠襯底的選擇2.4.11對(duì)光刻膠的要求2.4.12光刻膠涂覆方法2.4.13曝光2.4.14臺(tái)階狀和傾斜型的微結(jié)構(gòu)2.4.15微主模具制造方法2.5展望參考文獻(xiàn)第3章高縱橫比微結(jié)構(gòu)的刻蝕、加工和模鑄3.1前言3.2干法刻蝕3.3等離子刻蝕加工3.4離子束輔助自由基刻蝕3.5等離子體特性3.5.1鞘區(qū)3.5.2邊界區(qū)域3.6微結(jié)構(gòu)的刻蝕3.6.1刻蝕現(xiàn)象3.6.2溝槽內(nèi)的抑制劑的耗盡3.6.3溝槽內(nèi)的自由基的耗盡3.6.4體積輸運(yùn)3.7刻蝕的中斷機(jī)制3.8刻蝕效應(yīng)3.8.1傾斜效應(yīng)3.8.2弓形化效應(yīng)3.8.3瓶狀效應(yīng)(Bottling)3.8.4TADTOP3.8.5離子造成的刻蝕延遲效應(yīng)3.8.6由于自由基耗盡或反射造成的刻蝕延遲效應(yīng)3.8.7微草效應(yīng)3.9高深寬比微米結(jié)構(gòu)的微機(jī)械加工3.10微模塑3.11微模塑加工3.11.1注塑成型3.11.2反應(yīng)注塑成型3.11.3熱壓印3.11.4注塑壓縮成型3.12微模塑工具3.13微模塑成型的設(shè)計(jì)3.14微模塑應(yīng)用3.15微模塑的局限性3.16結(jié)論參考文獻(xiàn)第4章微機(jī)械加工中的尺寸效應(yīng)4.1前言4.2機(jī)械加工的尺寸效應(yīng)4.3剪切角的預(yù)測(cè)4.4大應(yīng)變情況下的塑性行為4.4.1Langford和Cohen的模型4.4.2Walker和Shaw的模型4.4.3Usui的模型4.4.4硬車削中的鋸齒切屑形成4.4.5金屬切屑形成中的類流體流動(dòng)4.4.6Kececioglu模型4.4.7Zhang和Bagchi的模型4.5大塑性流動(dòng)機(jī)制4.6不均勻應(yīng)變4.7尺寸效應(yīng)的起源參考文獻(xiàn)第5章機(jī)械微加工5.1前言5.2微流體系統(tǒng)5.3微機(jī)械加工理論5.3.1微銑削技術(shù)5.3.2切屑初始卷曲建模5.4微機(jī)械加工實(shí)驗(yàn)5.4.1微機(jī)械加工裝置5.4.2切屑形成過(guò)程的觀察5.4.3微機(jī)械加工的結(jié)果5.5微機(jī)械加工的刀具設(shè)計(jì)5.6高速空氣渦輪主軸5.6.1流體流動(dòng)分析5.6.2CFD方法中的假設(shè)5.6.3CFD幾何學(xué)模型5.6.4流體模型5.6.5邊界條件5.6.6支配方程5.6.7求解辦法5.7高速轉(zhuǎn)子的機(jī)械設(shè)計(jì)5.7.1轉(zhuǎn)子的基本幾何結(jié)構(gòu)5.7.2帶圓角曲面的轉(zhuǎn)子5.7.3帶70°葉片尖角的轉(zhuǎn)子5.7.4帶90°葉片尖角的轉(zhuǎn)軸5.7.5帶有12個(gè)葉片的轉(zhuǎn)子5.7.6帶斜入口的外殼5.7.7帶有三個(gè)入口和三個(gè)出口的外殼5.7.8雙級(jí)轉(zhuǎn)子5.7.9雙級(jí)轉(zhuǎn)子的流型拓?fù)?br />5.7.10雙級(jí)轉(zhuǎn)子的壓力變化5.7.11轉(zhuǎn)子上有三個(gè)傾斜角為45°的入口時(shí)的流線拓?fù)?br />5.7.12轉(zhuǎn)子上有三個(gè)傾斜角為45°的入口時(shí)的壓力變化5.7.13所有幾何體的壓力系數(shù)5.8討論5.9結(jié)論5.10未來(lái)發(fā)展方向參考文獻(xiàn)第6章精密微納米磨削6.1前言6.2磨削砂輪6.2.1黏結(jié)材料6.2.2磨料類型6.2.3磨料粒度6.2.4分級(jí)6.2.5結(jié)構(gòu)6.2.6濃度6.2.7砂輪的設(shè)計(jì)和選擇6.2.8磨頭6.3常規(guī)磨削6.4精密磨削工藝6.4.1將加工中心升級(jí)至IC芯片制造用坐標(biāo)磨床6.4.2找到臨界切削深度的新實(shí)驗(yàn)方法6.4.3帶在線電解修整(ELID)的精密磨削6.4.4可減少拋光時(shí)間的部分延性模式磨削6.4.5非球面曲面的生成6.5超精密磨削6.5.1各種超精密機(jī)床及其發(fā)展概況6.5.2四面體臺(tái)式機(jī)床(Jackson型號(hào))[91]6.5.3無(wú)黏結(jié)劑砂輪6.5.4自由曲面光學(xué)器件6.6結(jié)論參考文獻(xiàn)第7章面向微刀具、NEMS和MEMS應(yīng)用的金剛石CVD技術(shù)7.1前言7.2金剛石的屬性7.3歷史沿革7.3.1金剛石合成的早期歷史7.3.2當(dāng)今的亞穩(wěn)態(tài)金剛石的生長(zhǎng)7.4CVD技術(shù)的發(fā)展7.5金剛石CVD工藝的類型7.5.1等離子體增強(qiáng)CVD7.5.2射頻等離子體增強(qiáng)CVD7.5.3直流等離子體增強(qiáng)CVD7.5.4微波等離子體增強(qiáng)CVD7.5.5熱燈絲CVD(HFCVD)7.5.6CVD工藝的優(yōu)點(diǎn)7.5.7CVD工藝的缺點(diǎn)7.6襯底7.6.1襯底材料的選擇7.6.2襯底預(yù)處理7.6.3對(duì)鉬/硅襯底的預(yù)處理7.6.4對(duì)硬質(zhì)合金襯底的預(yù)處理7.7改進(jìn)的HFCVD工藝7.7.1熱燈絲組件的改進(jìn)7.7.2工藝條件7.8金剛石的成核和生長(zhǎng)7.8.1成核階段7.8.2同質(zhì)外延生長(zhǎng)7.8.3異質(zhì)外延生長(zhǎng)7.8.4偏壓增強(qiáng)型成核(BEN)7.8.5溫度的影響7.9金剛石在三維襯底上的淀積7.9.1在金屬(鉬)絲上的金剛石淀積7.9.2在WCCO(硬質(zhì)合金)微型鉆頭上的淀積7.9.3在碳化鎢(WCCo)牙鉆上的金剛石淀積7.10性能研究7.10.1涂有金剛石的微型鉆頭的性能7.10.2涂有金剛石的牙鉆的性能7.11結(jié)論參考文獻(xiàn)第8章基于激光的微納米加工8.1前言8.2激光的基本原理8.2.1單色光束的產(chǎn)生8.2.2受激發(fā)射8.2.3二極管激光器8.2.4準(zhǔn)分子激光器8.2.5鈦:藍(lán)寶石激光器8.3光束特性8.4激光光學(xué)8.4.1光學(xué)品質(zhì)8.4.2激光―材料的相互作用8.5激光微米加工8.5.1納秒脈沖微米加工8.5.2保護(hù)氣體8.5.3表面熔化的階段劃分8.5.4納秒脈沖微米加工的效果8.5.5皮秒脈沖微米加工8.5.6飛秒脈沖微米加工8.6激光納米加工技術(shù)8.7結(jié)論參考文獻(xiàn)第9章脈沖水滴微機(jī)械加工9.1前言9.2脈沖液體沖擊原理9.3水滴的沖擊作用9.3.1圓周損傷9.3.2橫向射流9.4加工閾值的建模9.4.1加工閾值模型9.4.2準(zhǔn)靜態(tài)應(yīng)力強(qiáng)度9.4.3動(dòng)態(tài)應(yīng)力強(qiáng)度因子9.4.4沖擊加工的仿真9.4.5加工閾值曲線9.5結(jié)果比較9.5.1硅9.5.2氧化鋁9.5.3氟化鎂9.6材料去除速率9.7水加工機(jī)床設(shè)計(jì)9.8空間框架分析9.8.1有限元模型9.8.2閉式解模型9.9四面體結(jié)構(gòu)的振型9.9.1試驗(yàn)方法9.9.2試驗(yàn)步驟9.9.3試驗(yàn)分析9.10總結(jié)參考文獻(xiàn)第10章金剛石納米磨削10.1前言10.2壓電納米磨削10.3納米磨削磨粒的受力分析10.4以磨粒斷裂為主的磨損模型