刍议纳米技术在机械工程中的应用

纪鹏

摘 要：自纳米技术出现之后，纳米材料随之出现，纳米材料的应用，代表着机械工程行业进入了新的发展领域。因此，在对机械工程行业发展进行分析过程中，应注重对纳米技术的探讨，对纳米技术在机械工程中的应用进行分析是具有现实意义的。

关键词：纳米技术；机械工程；应用

中图分类号：X701；文献标识码：A

引言

纳米技术是现今科技发展中的重要突破之一，在社会生活和生产的各个领域，纳米技术的运用十分的广泛。而对于机械工程而言，纳米技术的运用更是成为其核心，这也表现在多个方面。我们公认纳米技术对于传统机械工程的改变十分重大，我们要了解纳米技术的内涵，分析它的应用，并且针对现在的应用情况，提出对纳米技术发展前景的展望和预测。纳米材料自一九九零年起就成为材料科学的一个新的分支，从那时候开始，我们的生产和生活就和纳米材料息息相关了。我们通过研究纳米物质的运动规律和实际应用中的技術问题，来推动着纳米技术的不断进步。现今，我们不能仅仅将纳米技术看成一门单一的、新型的学科，它已经广泛的应用到各个领域中去了，尤其对于机械工程领域，更是意义重大。

1纳米技术主要内容

在对纳米技术在机械工程中的应用进行分析之前，应先了解纳米技术包括哪些内容。第一，纳米材料。纳米材料是新型材料，这一材料在被合成的过程中，通过纳米技术，对材料的内部尺度结构进行了控制，并没有改变材料的物质成分。第二，纳米动力学。纳米动力学又称MEMS，其中含有微机械和微电视。这一技术属于新型工艺，它的显著优势在于部件体积小，宽度误差小。而且这一新工艺还具有较大的潜力，具有科研的潜力，可以在以后的科学研究中将此工艺作为研究部分，一旦这一研究取得新成果，就会在实际应用中带来更多的经济价值。第三，纳米生物学和药物学。纳米的广泛应用，不仅体现在工业行业中，在生物行业以及医药行业中同样涉及。第四，纳米光电学。在光电学中，纳米技术在诸多内容中展现了其表征，比如说在纳米电子器件、纳米电子材料中。

2纳米技术在机械工程中的应用要点

2.1纳米磁性液体用于旋转轴的动态密封

通常静态的密封都是采用橡胶、塑料或金属等材料制成的“O”形环作为密封元件。旋转条件下的动态密封一直是未能解决的问题，无法在高速、高真空条件下进行动态密封。纳米技术的出现促进了磁性液体密封技术的产生。南京大学已试制成水基、烷基、二脂基、硅油等多种类型的磁性液体。

（1）纳米技术的尺寸效应。纳米技术的主要效果之一便是缩小了传统尺寸的单位，将毫米进化为纳米，1nm相当于十亿分之1m。纳米技术应用在机械中，可以大大降低机械的体积，从而形成了新型机械——微型机械。这种不是传统机械单纯地在尺度上微小型化，而通常是指可以成批制作的集合微机构、微驱动器、微能源以及微传感器和控制电路、信号处理装置等于一体的微型机电系统。他们大部分都是运用纳米技术的成果，因而它远远超出了传统机械的概念和范畴，而是基于现代科学技术，并作为整个纳米科技重要组成部分和用一种崭新的思维方式与技术路线指导下的产物。

（2）纳米技术使材料多元化，应用多元化。纳米技术是原材料形成更微小的形态，功能也更加强大，不仅能改良传统材料，又能源源不断地产生出新的材料。磁性液体密封技术便是证明，利用磁性液体可以被磁场控制的特性，将纳米单位的液体置于磁场之内，从而达到密封的效果。同时在材料运用中可将微量的元素融入到基础材料中，达到更好的效果。纳米复合氧化锆是成功应用在工业上的纳米材料，这种材料提高了材料的耐高温性能和导氧及储氧功能，因此广泛运用于汽车发动机系统中。

（3）纳米材料摩擦性能。纳米技术最显著的特性就是其擦性能，在机械中，各种轴承等都存在着摩擦，但是纳米材料的出现，使得各类机械结构尺寸便小，同时对于过小的零件，摩擦力便显的尤为重要，摩擦力如果相对较大，则零件便会造成磨损。但是纳米技术也同样克服了这一问题，现已出现纳米材料几乎无摩擦的状态。美国科学家研制的这种微型纳米轴承可在运动是无磨损和撕裂，达到了理想的效果。

2.2纳米材料的应用

在对纳米技术进行深入研究后，研究人员研制出了新型陶瓷工具。这一种新工具的出现，向人们传递了新的观念，陶瓷工具行业迎来了新的时代。传统陶瓷在使用过程中，最主要的问题就是硬度不够，在使用过程中容易出现破损，影响其使用寿命。但在纳米陶瓷工具中，纳米氧化钛能够起到对品粒进行细化到目的，经过细化后的品粒，可以有效地提高材料的硬度，这样一来，陶瓷工具的使用寿命就会更长久。因此，在纳米技术研究中，应在纳米陶瓷方面投入更多的精力，早日完善这一方面的纳米技术。

2.3微型纳米轴承

在机械工程中，轴承的应用是比较普遍的，在很多机械设备中都需要使用轴承。传统的轴承不仅体积比较大，而且在使用过程中会产生较大的摩擦力，使用起来不够顺畅，而为了减小摩擦，在应用轴承过程中还需要使用润滑油，但总体来说传统轴承的应用效果并不是很理想。此种情况在纳米技术的应用中得到了解决。通过纳米技术，研发出了微型纳米轴承。这一轴承的体积十分小，直径是一根头发的万分之一，在机电系统中所使用的轴承，其直径更小，仅有1nm。在体积大幅度减小的情况下，轴承应用中的摩擦力也比较小。就微型纳米轴承的实际应用效果进行分析后可以确定，微型纳米轴承的应用效果更突出，克服了传统轴承中的问题，在机械工程中的应用前景广阔。

2.4纳米技术马达

在纳米技术研究过程中，美国研究公司研发出了新的马达，即纳米技术马达。这一马达较以往的马达相比较，其体积十分小，仅有传统马达的1/20，同时这一新款马达的长度较短，但其承重能力不容小觑，可以承重4千克。纳米技术马达的使用寿命比传统马达的使用寿命长，而且其造价少，在使用过程中产生的噪音也比较小。综合来说，纳米技术马达相比较传统马达，其优势十分显著，在以后的机械工程行业中，这一新型马达的应用较为十分普遍。

3纳米技术在机械行业中的发展前景

我们认为，纳米技术作为科学研究中一项很重要的突破性成果，如果合理加以利用，能够在机械行业中展示出很强的利用潜力，为企业的生产带来更高的经济价值。纳米技术在机械行业中的应用范围和应用程度有待扩大和加深，它的发展前景是十分广阔的，我们必须看到纳米技术的科研潜力和经济价值，结合当前我国机械行业发展的现状和在实际利用中出现的问题，不断的进行研究和创新，深入的促进纳米技术和机械行业的紧密结合。我们可以在机械行业的各个领域去应用纳米技术，如：机械及汽车工业的滑配原件、射出成型时发生的粘模以及塑胶流道的低粘应用等。

结束语

纳米技术的应用可以说是现代科学与技术的结合。当前阶段纳米技术已经逐渐的趋于发展上的成熟化，这将带来未来社会发展中的重要工业革命。纳米技术在机械工程中的应用，彻底地改变了传统机械的运转方式，体现出了强大的科技功能，因此在此方面还需要不断深入化的研究，促使其应用性更加广泛。对于专业人才上的缺失，当前则应当进一步的加紧培训，尽量的促使全体员工能得到提升，为纳米技术的发展提供更好的基础条件。

参考文献：

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（作者身份证号码：342501198512146813）