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基于对人类社会发展历史和科学技术发展内在规律的认识,本文详细分析了制造发展的三个范式,论证了原子及近原子尺度制造是制造范式III的核心使能技术。文章回顾了国内外各机构对原子级制造研发规划现状,指出我国目前处于原子级制造技术发展的重要战略机遇期,并从设计、材料、加工和检测等角度分析了原子级制造的技术体系内涵;梳理了原子级表面制造、原子级结构制造、原子级测量与表征等领域的研究进展,呈现了当前具有原子级制造能力的部分代表性技术,包括原子级切削、原子级抛光、电化学加工、等离子体原子级加工技术、原子精准操控以及原子分辨测量与表征技术,并对原子级制造战略规划提出发展建议。 相似文献
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人类的制造技术逐步向原子级推进,原子作为化学反应中的最小粒子,虽然它可以分成更小的原子核、电子等,但是从制造的角度看,原子级制造可以说是人类制造的最底层技术,也是继微纳制造之后新的制造范式,可将制造精度以及产品性能推向极致水平,代表着人类对物质世界认知和制造能力发展的新阶段,是引领未来产业变革发展的战略性技术,也是保障国家安全和推动国计民生重大装备跨代升级的重要前沿方向。本文基于第330期双清论坛总结了原子级制造的研究现状、发展趋势及机遇挑战,凝练出未来5～10年原子级制造的焦点问题和亟需解决的关键科学问题,探讨了相关领域的前沿发展方向和科学基金资助战略。 相似文献
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原子级制造是指将能量作用于原子,通过原子级材料的可控去除或者原子/分子级结构的大规模操控及组装,实现产品性能与功能跃迁的前沿制造技术,是一种可以大规模、批量化的先进制造技术。该过程需要在10-10 m空间尺度下精确操控原子。同时,制造过程中原子的键合时间、电子动力学变化均发生在飞秒(10-15 s)至阿秒(10-18 s)量级。因此,只有具备超快时间和空间分辨在线检测与表征能力,才能够深入了解并利用原子级制造过程中原子尺度的新原理、新效应,保障原子级制造的可达性与可控性;只有实现原子级制造过程的高通量、大范围的在线监测,才能保障原子级制造的可靠性。基于此,原子级制造的测量与表征是指在原子级的时间、空间、能量尺度上对材料、结构或器件进行精确的测量和表征,以保障原子级制造的可达性、可控性与可靠性。本文介绍了原子级制造所需的测量表征手段的研究现状,从原子级超快动力学过程观测、原子结构演变原位表征、原子级制造过程在线质量监测三大方向进行系统梳理,总结了目前原子级制造测量与表征的挑战并针对未来发展给出建议。 相似文献
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原子/分子团簇是物质结构的一种新形态,具有独特的本征性质。从原子/分子团簇到器件的跨尺度制造,将为国防高端装备和新兴电子等产业发展带来深刻变革。团簇的多物质构效关系、宏量制造、团簇结构跨尺度构筑以及团簇器件的高性能制造等是原子/分子团簇器件制造的关键发展方向,主导着从原子到产品制造的发展历程。把握这些发展背后的重要机遇,将有助于占领原子级制造研究的制高点,引领原子级制造方法的变革。本文从团簇新材料的宏量制造、新型功能器件的原子/分子团簇构筑、团簇—器件的跨尺度制造工艺和装备等三个方面概括了原子/分子团簇与器件制造领域的主要研究进展,总结了原子/分子团簇与器件领域的关键科学问题及面临的挑战,并对其未来发展方向和发展战略给出了建议。 相似文献
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中国科学院北京真空物理实验室庞世瑾教授及其领导的研究小组开展的用超高真空扫描隧道显微镜(STM)进行原子操纵的研究项目,在1994年取得了突破性的进展,使我国的原子操纵研究处于国际前沿。原子操纵是纳米科技的重要研究领域之一,它的主要应用背景是纳米电子学。要研制纳米量子器件,必须具备形成任意原子级和纳米级图案的能力。 相似文献
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我国属于发达国家,各行各业都处于高速发展阶段。但是传统的机械制造工艺已经不能满足现在社会的发展需求,需要对机械制造工艺不断地进行创新和改善。自动化技术的诞生掀起了机械设计制造领域的革命,改善了我国机械制造领域与时代发展相不符的现状。机械设计和制造改良对于我国工业的发展有很大影响。本文根据阐述我国目前机械设计制造及自动化技术应用现状,对其进行多元化的分析,希望可以提高人们对于机械设计制造及自动化的认知程度,从而促进我国机械制造领域及自动化技术一直具有良好的发展趋势。 相似文献
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随着制造技术和高精尖制造技术的迅猛发展,机械加工领域中对机器的加工性能要求愈来愈高,即要求能实现高精度、高可靠性、易操作和全天候智能自动化加工。机加工领域中的智能制造技术与系统是利用计算机网络和控制管理技术将具体零部件的加工工艺顺序和智能制造加工成型设备有机衔接和资源共享,达到零部件加工制造过程的智能化、自动化和高效高质化。笔者根据自身实际经验主要分析智能制造系统在现代制造加工背景下的发展应运及面临挑战。 相似文献
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CFRP因其优异的性能而广泛应用于现代民机结构。CFRP的整体设计与成型技术使其适合于制造大尺寸及复杂形状的结构,一般采用基于热压罐技术或液体成型技术的整体固化或共固化工艺,称为一次加工。然而,基于装配精度或连接孔对最终构形的需求,以及后期维修对修理几何构型与表面性能的需求,CFRP的二次加工必不可少。所谓二次加工,是指对已成型的CFRP构件(层合结构或蜂窝结构)进行切割与钻孔(制造阶段)、材料去除与表面处理(维修阶段)等工艺。针对CFRP的常用二次加工技术主要有传统机械加工、高压水流加工、超声波加工及激光加工。论文基于加工质量、加工效率、加工成本及对母体结构影响等角度对以上二次加工技术进行了比对评析。鉴于CFRP的非均质各向异性,以及碳纤维与树脂基体理化性能的巨大差异,CFRP激光二次加工技术更具有实现自动化、智能化、数字化、高效与清洁加工的潜力。在"中国制造2025"的制造强国战略目标牵引下,针对我国民航业对二次加工先进技术的迫切需求,激光二次加工技术必将获得更为广泛的工程应用。 相似文献
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2018年5月,芬兰技术学会宣布将“千年技术奖”授予芬兰物理学家图奥莫·松托拉,以表彰他研发了在信息技术领域发挥重要作用的原子层沉积技术。原子层沉积技术可以将物质以单原子膜形式一层一层镀在基底表面,在许多高科技领域发挥着重要作用。当前,几乎所有的计算机和智能手机中都会使用通过原子层沉积技术制成的薄膜元件。不仅如此,原子层沉积技术的优点也引起了其他领域的重视,且已经广泛应用于如光伏太阳能板、光学镜头镀膜、柔性电子、新能源电池、航空航天等相关领域中,并已初步实现产业化论证。目前,武汉大学工业科学研究院研究员李照东正致力于研究其沉积过程中的原子结晶行为,并将其应用于界面调控及绿色能源转化器件. 相似文献
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随着分子束外延(MBE)、化学束外延(CBE)以及金属有机物化学汽相沉积(MOCVD)等超薄层生长技术的发展,人们已经成功地生长出原子级厚度和原子级平整的优质异质结构外延材料。以此为基础,研制成功多种新一代半导体光电子和微电子器件,如:量子阱激光器、高电子迁移率晶体管(HEMT)和异质结双极晶晶体管(HBT)等。这些器件不仅大大促进了国防电子工程技术的发展(如雷达、导弹),而且在超高速计算机、卫星通讯和电视接收等方面也有重要应用。超薄层外延材料具有许多新颖的物理特性,已成为凝聚态物理研究前沿领域之一。随着器件尺寸的减小,表面和界面效应越来越突出,并严重影响器件性能。因此,利用现代表面分析技术,从原子尺度上了解超薄层材料生长机理,及器件表面和界面的物理特性,有利于新型材料和器件的发展。三年来,我们在此领域做了许多深入研究,取得了一批具有较高学术价值和应用价值的研究成果。 相似文献
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以专利为视角分析芯片制造领域的国际竞争态势,探索各国核心企业的技术竞争策略和创新模式,以期对中国芯片制造相关领域技术发展提供参考.首先通过聚类和共现等方式识别出芯片制造领域的关键技术,分析该领域的国际竞争格局;然后对芯片制造领域核心企业的竞争演化和技术距离进行分析,归纳不同国家核心企业的技术竞争策略和技术创新模式.研究得出:(1)芯片制造关键技术领域的主要竞争国家为美国、日本、韩国、德国、荷兰、中国和法国,具有最高技术水平的国家是日本和美国.(2)中国在芯片制造领域的明星企业是中芯国际集成电路制造公司和台湾积体电路制造公司,前者的竞争对手主要为美国国际商业机器公司和美国瓦特洛电气公司.(3)芯片制造领域核心企业的技术竞争策略表现出明显的国别特征,日本企业更注重专业化,美国明星企业更替更频繁,韩国企业专利布局范围更广泛.(4)不同国家芯片制造核心企业的技术创新模式有所不同,日本企业偏重模仿式创新与突破式创新相结合,韩国企业注重突破式创新,美国企业以突破式创新为主、模仿式创新为辅,中国企业以模仿式创新为主、突破式创新为辅.最后对中国芯片制造技术发展提出建议:政府加大对明星企业的激励和扶持力度、从制度设计层面加强对中国薄弱领域的重视,企业在制定技术创新策略时结合中国情境和自身实际、了解掌握竞争对手的技术现状和创新模式等. 相似文献
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虚拟制造技术及其应用 总被引：1，自引：0，他引：1
虚拟制造技术是制造技术与仿真技术相结合的产物。本文主要探讨虚拟制造技术产生的时代背景,虚拟制造的定义、主要特点及其关键技术,提出和总结了当前虚拟制造研究中存在的问题及发展方向。虚拟制造是虚拟现实技术和计算机仿真技术在制造领域的综合发展及应用。它是产品在计算机中的虚拟实现,而且不消耗现实的资源和能量,但却能实际反映产品的有关情况：它为制造业带来全新的概念,随着虚拟制造技术的不断发展及在企业中广泛的应用,必将极大地提高企业的研发创新能力。 相似文献
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光子芯片被认为是“后摩尔时代”信息领域发展的核心技术之一。纳光电子学的发展为实现更高性能和更高集成度的光子芯片技术奠定了基础。同时,光子芯片对于突破电子芯片“卡脖子”的现实问题具有重要战略意义,有助于推动我国在未来光电信息产业的国际竞争中走出“缺芯”困境,并取得先发优势。基于国家自然科学基金委员会第312期“双清论坛”,本文总结了我国在纳光电子与光子芯片研究方面的重大需求,回顾了纳光电子与光子芯片领域近年来通过物理、材料、信息、制造等学科交叉融合所取得的主要进展和成就,凝炼了该领域未来5～10年的重大关键科学问题,探讨了前沿研究方向和科学基金资助战略。 相似文献
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先进电子制造中的重要科学问题 总被引：28，自引：0，他引：28
电子信息产业是关系国家利益和安全的基础性和战略性产业。成为先
进电子制造（AEM）强国是我国21世纪发展的战略目标，实现这一目标的关键是必须能
自主地提供电子产业的AEM工艺、技术和装备。电子业的迅速发展，对制造装备的极限制造
能力提出了严峻的挑战。其主要技术特点有：高运动精度(亚微米至纳米级定位精度)、高加
速度(>15g)、高制造精度和高可靠性。提出面向下一代AEM新理论、新方法，造就一大批从
事该领域的高科技人才，为我国AEM产业拥有自主产权的新工艺、新装备、实现跨越式发展
提供技术基础是21世纪我国基础性研究面临的一项紧迫任务。本文论述了AEM领域的国内外
现状、提出了该领域存在的重要科学问题和将要实施的计划措施。 相似文献
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在机遇与挑战并存的21世纪,信息、生物技术、能源、环境、先进制造技术和国防的高速发展必然对材料提出新的需求。纳米材料以其优异的性能和实用性成为新材料研究领域的 相似文献
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随着科技的不断发展,在机械制造领域,机械设计制造及其自动化也得到了极大的进步。在机械设计制造及其自动化当中,应用了很多先进的技术,从而在实际应用中体现出了高质量、低能耗、高可靠性、多功能等优势,通过对特定功能价值的实现,使得系统工程技术能够达到系统最优化。其中应用了自动控制技术、微电子技术、机械技术等,同时应用了软件编程技术、转换技术等辅助支持技术。基于此,本文主要对机械设计制造及其自动化发展方向进行了研究。 相似文献