气体团簇离子束技术的发展与挑战

摘要：随着科技的不断进步，先进光学与集成电路等领域对光学元件的加工精度要求日益严苛，已经由纳米级材料去除提升至亚纳米级精度。然而，当前主流的传统加工技术，如化学机械抛光（CMP）、液体射流抛光（FJP）、磁流变抛光（MRF）以及离子束抛光（IBP）等，均存在各自的局限性，难以实现原子级光滑表面的制造目标。因此，如何制造出具有亚纳米级表面粗糙度且低亚表面损伤的光学元件，已成为当前亟待解决的技术难题。在不断探索新技术的过程中，气体团簇离子束（GCIB）技术作为传统离子束技术的革新升级，展现出在超精密加工领域的巨大潜力，有必要对气体团簇离子束技术的原理、辐照特性以及可能的应用展开探讨。说明气体团簇离子束技术的原理；阐述气体团簇离子束技术所具有的独特辐照特征，包括低每原子能量、高溅射产率、横向溅射效应以及能量密集沉积等。这些特征使其与传统离子束的辐照效应截然不同；探讨气体团簇离子束技术在抛光、刻蚀、薄膜沉积以及二次离子质谱（SIMS）等领域的应用；总结气体团簇离子束技术现有的优势与不足，为气体团簇离子束技术的进一步发展奠定坚实基础，推动其在超精密加工领域实现更广泛的应用与突破。

机械 2026年07月07日 1 点赞 0 评论 183 浏览

摩擦伏特效应的内涵、研究现状及展望

摘要：旨在探讨摩擦伏特效应及其在能量收集与智能传感器中的应用。半导体异质结界面发生滑动时，摩擦会激发界面电子-空穴对，电子-空穴对在半导体界面电场作用下发生定向迁移，产生直流电，这一过程被称为摩擦伏特效应。基于摩擦伏特效应的机械能收集器件被称为摩擦伏特纳米发电机。摩擦伏特纳米发电机能够直接输出直流电，且具有低阻抗的输出特性，因此受到广泛关注。首先阐述摩擦伏特效应的内涵，总结摩擦伏特效应研究中的关键科学问题：电子-空穴对激发机制与界面电场形成机理。其次介绍摩擦伏特效应在能量收集以及智能传感方面的应用及其优化方法。围绕摩擦伏特效应中的能量传输规律，提出摩擦伏特效应研究中的摩擦学问题以及表界面工程问题，以及几何结构非对称和摩擦诱导界面非对称因素对摩擦伏特效应存在潜在贡献的观点。最后指出摩擦伏特效应未来的研究将呈现多元化、智能化的发展趋势，优化材料的表面结构、提高稳定性、输出功率以及耐久性将成为摩擦伏特纳米发电机发展的关键方向。通过这些技术突破，稳定性、输出功率以及耐久性全面提升，摩擦伏特效应有望在实际应用中得到广泛部署，并在智能传感、环境监测、可穿戴设备等领域发挥重要作用。

机械 2026年07月06日 1 点赞 0 评论 184 浏览

梯度硬质刀具涂层的研究进展

摘要：汽车零部件、模具机床、医疗器械和航空航天等行业均涉及到难加工材料的切削加工，其切削过程会受到力与热的强烈耦合，而在切削刀具表面涂敷硬质涂层能够降低其在切削过程中产生的切削力和切削热。随着我国高端制造业的不断发展，切削刀具会因硬质涂层的韧性不足导致其在关键部件的加工过程中过早损伤破坏，甚至灾难性断裂。通常通过梯度设计克服传统材料硬度-韧性等必要性能相互冲突的机械特性，并赋予其特殊功能。因此，总结了几种典型的梯度硬质刀具涂层。在涂层的梯度设计上，元素成分梯度结构能够增强涂层与基体及各涂层之间的匹配，从而降低涂层内应力并抑制裂纹的萌生和扩展。与元素成分梯度涂层相比，多层梯度结构能够综合多层结构和梯度结构的优势增强涂层的综合性能，且更容易实现。在梯度硬质刀具涂层的性能评价方面，目前主要依靠试验直观分析涂层的力学性能。通过试验结合模拟计算，或利用机器学习方法对涂层进行快速、高效的性能评价仍然是一个挑战。硬质刀具涂层的梯度设计及其性能评价的研究结论，可为硬质刀具涂层的梯度设计及其性能评价提供理论认识。

机械 2026年07月03日 1 点赞 0 评论 137 浏览

纳秒激光加工金属疏水性能转变的环保处理方式及机理

摘要：纳秒激光直写（NDLW）是一种通过纳秒脉冲激光束在材料表面实现局部加工的技术，广泛应用于微米尺度结构的制备。该方法通过激光烧蚀或光化材料，实现对材料表面进行刻蚀与形貌调控。通常，经NDLW 处理的抛光金属表面表现出（超）亲水性，随后通过环境空气中有机物的吸附、低温退火或激光二次处理等绿色环保处理方式，可实现表面润湿性的转变，获得（超）疏水性表面。所制备的超疏水表面具有防霜防冰、流体减阻、抗菌等多种优异性能，在航空航天、生物医疗等领域具有广阔的应用前景。系统阐述润湿性调控的理论基础及纳秒激光加工金属材料的物理机制，重点综述在无化学修饰剂参与的条件下，通过环境友好型处理方式实现金属表面由（超）亲水性向（超）疏水性转变的研究进展，并探讨相关转变机制。最后对当前研究现状进行总结，并提出未来发展方向，旨在为相关领域研究人员提供全面的参考与借鉴。

机械 2026年07月01日 1 点赞 0 评论 116 浏览

大气压冷等离子体射流表面微加工技术研究进展

摘要：随着柔性电子、微机电系统以及集成电路的快速发展，材料表面微加工需求日益迫切。现有湿法工艺及基于半导体的表面微加工技术在加工效率和环保等方面存在诸多局限。大气压冷等离子体射流表面微加工技术具有绿色环保、成本低廉、温度低、纯干法、无机械接触、活性强等优点，可以实现材料表面局域改性、图形化刻蚀以及功能薄膜沉积等，在表面微加工方面应用潜力巨大，但是对大气压冷等离子体射流表面微加工的研究进展尚缺乏系统综述。总结和分析大气压冷等离子体射流产生方式及常用电极结构形式；重点阐述大气压冷等离子体射流材料表面微加工技术的研究现状；探讨等离子体射流表面微加工技术目前还存在的主要问题，并指出其未来发展方向，以期增进对大气压冷等离子体射流表面微加工新方法和新技术的认识，提升大气压冷等离子体射流在柔性电子、微机电系统以及集成电路等先进制造领域的应用水平。

机械 2026年06月30日 1 点赞 0 评论 144 浏览

类金刚石薄膜的制备及摩擦学性能调控研究现状

摘要：类金刚石薄膜（DLC）因其卓越的耐磨性、低摩擦因数、高硬度等特点，在汽车工业、航空航天、机械制造等领域得到广泛的应用。为了延长机械零部件在磨损、腐蚀等环境下的服役寿命，目前开发了多种先进的DLC 薄膜性能调控技术，实现了对机械零部件性能的强化。研究领域的相关内容和方法正在不断地丰富和完善，但目前缺少这类综述论文，此类论文对于引领整个行业和领域的发展显得尤为重要。从DLC 薄膜的制备技术、工艺参数优化、元素掺杂改性、梯度构筑和表面织构化等方面，系统总结国内外相关耐磨性能的研究工作。大量研究发现，适当调控工艺参数可以提高DLC 薄膜的硬度和耐磨性；元素掺杂可以改善DLC 薄膜的结构和性能，实现高弹性恢复、低摩擦磨损；梯度构筑可以增强DLC 薄膜的附着力、硬度、抗磨损性；表面织构化可以改善DLC 薄膜的摩擦学性能。因此，通过精细调控工艺参数、掺杂元素和含量、表面结构设计等，可以有效改变DLC 薄膜的微观结构，增强其附着力、硬度和抗磨损性，这些改进有助于延长机械零部件在严苛条件下的使用寿命。通过全面调整DLC 薄膜的制造工艺及其他策略，以实现其耐磨性能的全面提升，填补了行业内对DLC薄膜性能优化方面系统性综述的空缺，对相关技术领域的进一步发展具有重要的指导性意义。

机械 2026年06月30日 1 点赞 0 评论 116 浏览

氮化铝超声振动辅助纳米磨削过程中振幅和频率的微观作用机制：分子动力学研究

摘要：超精密表面磨抛是制造高端氮化铝基宽禁带半导体芯片及器件的关键工艺。氮化铝为硬脆难加工材料，采用传统纳米磨削等工艺对其加工存在效率低和易损伤等难点。引入超声振动可以提高磨削加工中工件材料的去除率、降低其亚表面损伤。然而，目前对氮化铝超声振动辅助纳米磨削去除机理的认识尚浅，振幅和频率的影响规律和微观作用机制不明。为此，开展了不同条件下氮化铝表面超声振动辅助单金刚石磨粒纳米磨削过程的分子动力学仿真，从原子层面探究振幅和频率对纳米 / 亚纳米级材料去除和亚表面晶格损伤的作用机制。研究结果表明：增加振幅或频率可在降低磨削力的同时，提高材料去除率，降低表面粗糙度和亚表面晶格损伤。随着振幅的增大，磨削力线性减小，去除体积线性增大，位错分布范围减小，材料去除行为由单一的塑性域去除逐渐向复合去除方式转变。当频率达到1 GHz 时，磨削力急剧下降。在超高频振动的影响下，工件局部出现高温，同时磨粒的冲击作用显著增强，导致去除体积大幅增加。此时，磨削表面呈现出均匀稳定的原子层状剥离现象，亚表面则近乎零损伤，无位错和非晶结构。研究结果可为硬脆半导体材料高效率、低损伤的超精密磨削加工工艺条件优化提供理论参考。

机械 2026年06月29日 1 点赞 0 评论 163 浏览

增材制造硬质材料的研究进展

摘要：硬质材料包括硬质合金、金刚石、氮化硼及其复合材料等，因其高硬度和强耐蚀性等优异特性，在航空航天、汽车制造、医疗器械、能源以及工业工具等诸多领域得到广泛应用。然而，随着复杂形状硬质材料零部件应用需求的日益增长，传统制造方法如粉末冶金技术等面临诸多限制。增材制造技术为此类应用提供了有效的解决方案。本文概述了硬质材料增材制造技术的基本原理并总结了其主要特点，综述了采用增材制造技术制备硬质合金、金刚石、氮化硼及其复合材料等硬质材料的研究现状，探讨了增材制造硬质材料的应用前景，并指出了当前存在的问题及未来的发展方向。

机械 2026年06月26日 1 点赞 0 评论 116 浏览

火电领域激光熔覆金属防护涂层的研究与应用进展

摘要：激光熔覆技术已经成为现代制造业中提高零部件表面性能的重要手段，特别是在电站设备修复和再制造方面显示出了其独特的优势。本文综述了不同类型的激光熔覆工艺以及其在提高材料耐磨性、耐腐蚀性等方面的研究与应用，包括激光熔覆技术在火电站领域应用的最新进展，以及在超临界／ 超超临界电站的应用进展；详述了哈氏合金、镍基合金等材料在激光熔覆过程中表现出的优异性能，包括陶瓷颗粒增强、元素成分选择以及工艺参数优化等。此外，还探讨了激光熔覆技术面临的挑战和未来发展方向，包括工艺参数的优化、涂层新材料的制备、提高熔覆效率和涂层质量的新技术。通过激光熔覆技术能够有效地提高发电设备的耐用性和可靠性，尤其是在超临界／ 超超临界条件下的高温高压环境中。未来激光熔覆技术的发展挑战主要集中在工艺参数的进一步优化、新型涂层材料的研发、提升熔覆效率和涂层质量的新技术开发。解决这些挑战将有效提高发电设备在高温高压环境中的耐用性和可靠性，为该领域的可持续发展提供重要支持。

机械 2026年06月24日 1 点赞 0 评论 155 浏览

金属切削液技术的研究进展及发展现状

摘要：近年来,随着新能源汽车、航空航天、高端装备制造等行业的快速发展和人工智能、大数据等技术的融合应用,工业母机将向更高程度的高端化、智能化和绿色化迈进。切削液是金属切削过程中实现高效、精密及低成本的必要条件,而随着机械制造业的快速发展,传统切削液的低使役性能与核心零部件高质量制造需求间的矛盾日益凸显;另一方面,切削液的绿色应用和安全处置也已成为制约行业绿色化发展的绊脚石。因此,解决传统切削液的系列问题是整个机械制造业和环保领域面临的重大研究课题。本文以传统切削液存在的局限性为切入点,从环保、经济和功能型３ 个维度对现阶段切削液的研究进行整理,综述了相关润滑冷却机理、工艺效果和参数优化的最新研究进展,分析了不同切削液的优劣势及其在发展过程中存在的问题。最终从工业实际应用角度出发,对金属切削液进行了展望,为实现我国切削液技术向功能化和绿色化的国产替代提供了理论思路和研究方向。

机械 2026年06月22日 1 点赞 0 评论 270 浏览