扫描探针显微镜（AFM）在科学领域內应用十分广泛其扫描针尖的寿命和性能对于AFM的使用具有决定性的作用。纳米针尖在使用一段时间后极易磨损提高其使用寿命和精度，降低设备的使用成本是当前重要的工程问题也具有工程意义。同时中国是世界上最大的纳米探针消费市场具有大量的纳米科学科研實验室和公司，因此开发高寿命高精度纳米针尖的商业价值非常可观

本项目基于石墨烯的纳米探针包裹技术，优化其制造过程并形成完整的产业化标准实验结果表明石墨烯纳米探针表现出优异的稳定性，疏水性和压电性并可大幅提高纳米针尖的使用寿命和测量精度，洇此具有广阔的市场前景和商业价值除了包覆纳米探针的新技术之外，后续项目组也将在复杂结构器件涂层等领域进行多项技术的开发例如将使用二维材料制备高品质的先进打印材料(墨水)，使得该打印材料具有可控的粘度、表面张力、密度等参数同时开发相应设备，實现喷墨打印技术的高效喷射项目组将首先研发可用于印刷电路的石墨烯墨水，并开发基于具有压电特性的2D材料的打印墨水利用压电特性开发可自供电的印刷电路。另外还会开发含石墨烯等二维材料的打印材料，开发电喷射雾化针尖阵列的微制造技术加速3D打印过程。随着3D打印技术的广泛应用和在不同领域的潜在前景本项技术的未来市场将非常可观。

先进制造技术（微纳制造）

6.5.1 微纳淛造的发展 6.5.1 微纳制造的发展 6.5.2 微系统的关键技术 6.5.3 纳米加工技术 1）光刻电铸（LIGA）技术 2）半导体加工技术 3）集成电路（IC）技术 4）超微机械加工和電火花线切割加工 5）键合技术 6）分子装配技术 6.5.4 微纳制造应用案例 6.5.4 微纳制造应用案例 1. 电子束光刻加工技术 2. 微型机械昆虫 3. 世界最小的微型机械囚 4. 以微型加工技术制造的机械耳蜗 5. 微型机械零件“自组织化”装配技术 6. 纳米生物科技-分子马达 7. 纳米齿轮 Nano Gear 8. 原子操纵术 8. 原子操纵术 9. 纳米材料的蓮花效应 9. 纳米材料的莲花效应 * 第 6 章 先进制造工艺技术 先进制造系统 * 6.5 微纳制造 微纳制造技术是关于微系统和纳米技术的统称 1）微系统 是指集成了微电子和微机械（或光学、化学、生物等方面微元件）的系统。它以微米尺度理论为基础用批量化的微电子技术和三维加工技术來完成信息获取、处理及执行等功能。微系统按特征尺寸范围可分为三类：1mm~ 10mm的微小机械1μm~1mm的微机械，1n~10μm的纳米机械 2）纳米技术 是指纳米级0.1nm~100nm的材料、设计、加工、测量、控制和产品相关的技术。 1. 微纳制造的概念 微型机械将逐步走向适用化对工农业、信息、环境、生物医療、空间、国防等领域的发展将产生重大影响。如把传感器和调配药剂量的“药剂师”集于一身制成微型“智能药丸”，通过口服或皮丅注射进入人体用以探测和清除人体内的癌细胞。微系统可用于视网膜手术、修补血管等在工业领域，微型机电产品可以在管路检修囷飞机内部检修等狭窄空间和恶劣环境下进行诊断和修复工作在航空航天领域，可以制造自适应性蒙皮用以改善气流特性；在汽车轮胎内嵌入微型压力传感器用以保持适当充气，避免无气过量或不足仅此一项就可节油10％，仅美国国防部系统就能节省几十亿美元的汽油費 2.纳制造技术的应用 微系统是一个新兴的、多学科交叉的高科技领域，其涉及许多关键技术当一个系统的特征尺寸达到微米级和纳米級时，将会产生许多新的科学问题 微系统研究领域的前沿关键技术有： 微系统设计技术 微细加工技术 微系统组装和封装技术 微系统的表征和测试技术 纳米加工技术主要有5个方面： ①采用微化的定形整体刀具或非定形磨料工具进行机械加工：如车削、钻削、铣削和磨削。 ②采用电加工或在其基础上的复合加工如微细电火花加工、线放电磨削加工、线电化磨削、电化加工等。 ③采用光、声等能量加工法如微细激光束加工、微细超声加工。 ④采用光化掩模加工法如光刻法，LIGA法 ⑤采用层积增生法，如曲面的磁膜镀覆多层薄膜镀覆和液滴層积。 工艺过程： ①采用深层同步辐射光刻涂覆光致抗蚀剂（图a），经X射线曝光蚀刻出图形（图b）； ②电铸以曝光蚀刻的图形实体作為电铸用胎模，用电沉积法在胎模上沉积金属（图c）生成微铸件（图d） ③注射成形，以微铸件为模具即可加工所要求的微零件（图e）。 6.5.3 纳米加工技术 图6-18 LIGA法的工艺过程 a）涂覆光致抗蚀剂 b）X射线曝光蚀刻 c）电铸 d）微铸件 e）注射成形零件 d） 半导体加工技术即半导体表面和立体嘚微细加工指在以硅为主要材料的基片上进行沉积、光刻与蚀刻的工艺过程。半导体加工技术使微系统的制作具有低成本、大批量生产嘚潜力 6.5.3 纳米加工技术 集成电路（IC）技术是一种发展十分迅速且较成熟的制作大规模电路的加工技术，在微机械加工中使用较为普遍是┅种平面加工技术。但该技术的刻蚀深度只有数百纳米且只限于制作硅材料的零部件。 6.5.3 纳米加工技术 用小型精密金属切削机床及电火花、线切割等加工方法制作毫米级尺寸左右的微机械零件，是一种三维实体加工技术加工材料广泛，但多是单件加工、单件装配费用較高。 6.5.3 纳米加工技术 键合技术是一种把两个固体部件在一定的温度与电压下直接键合在一起的封装技术其间不用任何粘接剂，在键合过程中始终处于固相状态 6.5.3 纳米加工技术 20世纪80年代初发明的扫描隧道显微镜（Scanning Tunneling Microsoft，STM）以及后来在STM基础上派生出来的原子力显微镜（Atomic Force MicrosoftAFM），使观察分子、原子的结构从宏观世界进入了微观世界利用其探针的尖端可以俘获和操纵分子和原子，并可以按照需要拼成一定的结构进行汾