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內容簡介

　　《微米加工與納米製造》是微米/納米加工技術方麵的一本優秀著作，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。它較為係統地梳理瞭微米加工（特彆是非矽基加工）技術以及納米加工手段，結閤微流體、微慣性器件、納米傳感器等方麵的典型案例，闡釋瞭這些技術的原理和特點，提齣瞭特定問題的高效率解決方案，給齣瞭工藝設計方麵的指南，並對這些技術的發展走嚮做齣瞭高屋建瓴的判斷。

作者簡介

　　Mark J Jackson哲學博士，現任美國Purdue大學機械工程專業副教授。他在工程學方麵的研究始於1983年，那時他進行瞭針對O.N.C.Part I考試的學習，而且修完瞭機械工程專業的頭一年的學徒訓練課程。在以優異的成績獲得國傢普通學位並贏得I.C.I.的奬項後，他在英國Liverpool Polytechnic學院攻讀機械與製造工程學位，而且在此期間他先後為I.C.I Pharmaceuticals、Unilever Industries和Anglo Blackwells等公司短期工作。在Jack Schofield教授的指導下，他以“優等”的成績獲得工程碩士學位，隨後又在Liverpool獲得瞭材料工程領域的哲學博士學位，專攻玻璃黏結磨削材料的微觀結構—特性關係，導師是Benjamin Mills教授。
　　他隨後被Unicorn Abrasives公司（Saint—Gobain Abrasives集團）的中心研發實驗室錄用，擔任材料技師，後來又升任技術經理，負責在歐洲的産品開發和新業務的拓展，而且作為與大學間的聯絡官，負責與磨削工藝開發相關的項目管理。後來，Jackson博士成為英國劍橋大學Cavendish實驗室的研究員，與John Field教授，一起對金剛石的衝擊斷裂和摩擦學開展研究，並於1998年成為Liverpool大學的工程學方麵的講師。
　　在Liverpool大學，Jackson博士開展瞭運用機械刀具、激光光束和磨粒進行微機械加工的研究。在Liverpool，他爭取到一係列研究項目資助，憑藉所開發具有革新性的工藝流程，他於2001年11月與他人一道被英國工程與物理科學研究委員會委任為一所“創新製造技術中心”的管理者。2002年，他成為美國田納西科技大學（係美國Oak Ridge國傢實驗室的聯係大學）的製造研究中心和電力研究中心的機械工程副教授和教授團助理以及Oak Ridge國傢實驗室的教授團助理。Jackson博士同時是美國田納西科技大學的高校方程式大賽團隊的學術指導。
　　2004年，他轉任美國Purdue大學機械工程技術係的機械工程副教授。Jackson博士在微米尺度金屬切削領域的材料特性、微/納米磨削機械加工和激光微機械加工等研究領域十分活躍。他還從事瞭新一代製造工藝和生物醫學工程技術的開發。
　　Jackson博士已經主持、共同主持和管理瞭如下組織、機構資助的項目：英國工程和物理科學研究委員會，英國倫敦皇傢學會，英國皇傢工程院，歐盟、英國國防部（倫敦），英國原子武器研究所，美國國傢自然科學基金會，美國NASA，美國能源部（通過美國Oak Ridge 國傢實驗室），位於田納西州Oak Ridge的Y12國傢安全聯閤體，以及多傢産業公司。獲得研究經費總額超過1韆萬美元。Jackson 博士組織瞭多次會議，目前擔任國際錶麵工程大會的主席。他撰寫和共同撰寫瞭超過150篇齣版物，發錶於各存檔學報和同行評審的會議論文集中，他還擔任一係列同行評審學報的客座編輯。他還是近新成立的International Journal of Nanomanufacturing的總編。

目錄

譯者序
譯者簡介
譯叢序
原書序
原書主編簡介
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基於軟刻印的納米加工
1.3.2采用操縱技術的納米加工
1.3.3采用碳納米材料的納米加工
1.4結論
參考文獻
第2章采用X射綫光刻的微米加工
2.1前言
2.2X射綫光刻技術
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射綫光刻
2.4.5X射綫掩膜
2.4.6掩膜材料
2.4.7單吸收層製造
2.4.8襯底中X射綫掩膜的對準
2.4.9大高寬比微光刻技術的掩膜
2.4.10光刻膠襯底的選擇
2.4.11對光刻膠的要求
2.4.12光刻膠塗覆方法
2.4.13曝光
2.4.14颱階狀和傾斜型的微結構
2.4.15微主模具製造方法
2.5展望
參考文獻
第3章高縱橫比微結構的刻蝕、加工和模鑄
3.1前言
3.2乾法刻蝕
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
3.5.2邊界區域
3.6微結構的刻蝕
3.6.1刻蝕現象
3.6.2溝槽內的抑製劑的耗盡
3.6.3溝槽內的自由基的耗盡
3.6.4體積輸運
3.7刻蝕的中斷機製
3.8刻蝕效應
3.8.1傾斜效應
3.8.2弓形化效應
3.8.3瓶狀效應（Bottling）
3.8.4TADTOP
3.8.5離子造成的刻蝕延遲效應
3.8.6由於自由基耗盡或反射造成的刻蝕延遲效應
3.8.7微草效應
3.9高深寬比微米結構的微機械加工
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微模塑成型的設計
3.14微模塑應用
3.15微模塑的局限性
3.16結論
參考文獻
第4章微機械加工中的尺寸效應
4.1前言
4.2機械加工的尺寸效應
4.3剪切角的預測
4.4大應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
4.4.6Kececioglu模型
4.4.7Zhang和Bagchi的模型
4.5大塑性流動機製
4.6不均勻應變
4.7尺寸效應的起源
參考文獻
第5章機械微加工
5.1前言
5.2微流體係統
5.3微機械加工理論
5.3.1微銑削技術
5.3.2切屑初始捲麯建模
5.4微機械加工實驗
5.4.1微機械加工裝置
5.4.2切屑形成過程的觀察
5.4.3微機械加工的結果
5.5微機械加工的刀具設計
5.6高速空氣渦輪主軸
5.6.1流體流動分析
5.6.2CFD方法中的假設
5.6.3CFD幾何學模型
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高速轉子的機械設計
5.7.1轉子的基本幾何結構
5.7.2帶圓角麯麵的轉子
5.7.3帶70°葉片尖角的轉子
5.7.4帶90°葉片尖角的轉軸
5.7.5帶有12個葉片的轉子
5.7.6帶斜入口的外殼
5.7.7帶有三個入口和三個齣口的外殼
5.7.8雙級轉子
5.7.9雙級轉子的流型拓撲
5.7.10雙級轉子的壓力變化
5.7.11轉子上有三個傾斜角為45°的入口時的流綫拓撲
5.7.12轉子上有三個傾斜角為45°的入口時的壓力變化
5.7.13所有幾何體的壓力係數
5.8討論
5.9結論
5.10未來發展方嚮
參考文獻
第6章精密微納米磨削
6.1前言
6.2磨削砂輪
6.2.1黏結材料
6.2.2磨料類型
6.2.3磨料粒度
6.2.4分級
6.2.5結構
6.2.6濃度
6.2.7砂輪的設計和選擇
6.2.8磨頭
6.3常規磨削
6.4精密磨削工藝
6.4.1將加工中心升級至IC芯片製造用坐標磨床
6.4.2找到臨界切削深度的新實驗方法
6.4.3帶在綫電解修整（ELID）的精密磨削
6.4.4可減少拋光時間的部分延性模式磨削
6.4.5非球麵麯麵的生成
6.5超精密磨削
6.5.1各種超精密機床及其發展概況
6.5.2四麵體颱式機床（Jackson型號）［91］
6.5.3無黏結劑砂輪
6.5.4自由麯麵光學器件
6.6結論
參考文獻
第7章麵嚮微刀具、NEMS和MEMS應用的金剛石CVD技術
7.1前言
7.2金剛石的屬性
7.3曆史沿革
7.3.1金剛石閤成的早期曆史
7.3.2當今的亞穩態金剛石的生長
7.4CVD技術的發展
7.5金剛石CVD工藝的類型
7.5.1等離子體增強CVD
7.5.2射頻等離子體增強CVD
7.5.3直流等離子體增強CVD
7.5.4微波等離子體增強CVD
7.5.5熱燈絲CVD（HFCVD）
7.5.6CVD工藝的優點
7.5.7CVD工藝的缺點
7.6襯底
7.6.1襯底材料的選擇
7.6.2襯底預處理
7.6.3對鉬/矽襯底的預處理
7.6.4對硬質閤金襯底的預處理
7.7改進的HFCVD工藝
7.7.1熱燈絲組件的改進
7.7.2工藝條件
7.8金剛石的成核和生長
7.8.1成核階段
7.8.2同質外延生長
7.8.3異質外延生長
7.8.4偏壓增強型成核（BEN）
7.8.5溫度的影響
7.9金剛石在三維襯底上的澱積
7.9.1在金屬（鉬）絲上的金剛石澱積
7.9.2在WC�睠O（硬質閤金）微型鑽頭上的澱積
7.9.3在碳化鎢（WC�睠o）牙鑽上的金剛石澱積
7.10性能研究
7.10.1塗有金剛石的微型鑽頭的性能
7.10.2塗有金剛石的牙鑽的性能
7.11結論
參考文獻
第8章基於激光的微納米加工
8.1前言
8.2激光的基本原理
8.2.1單色光束的産生
8.2.2受激發射
8.2.3二極管激光器
8.2.4準分子激光器
8.2.5鈦:藍寶石激光器
8.3光束特性
8.4激光光學
8.4.1光學品質
8.4.2激光—材料的相互作用
8.5激光微米加工
8.5.1納秒脈衝微米加工
8.5.2保護氣體
8.5.3錶麵熔化的階段劃分
8.5.4納秒脈衝微米加工的效果
8.5.5皮秒脈衝微米加工
8.5.6飛秒脈衝微米加工
8.6激光納米加工技術
8.7結論
參考文獻
第9章脈衝水滴微機械加工
9.1前言
9.2脈衝液體衝擊原理
9.3水滴的衝擊作用
9.3.1圓周損傷
9.3.2橫嚮射流
9.4加工閾值的建模
9.4.1加工閾值模型
9.4.2準靜態應力強度
9.4.3動態應力強度因子
9.4.4衝擊加工的仿真
9.4.5加工閾值麯綫
9.5結果比較
9.5.1矽
9.5.2氧化鋁
9.5.3氟化鎂
9.6材料去除速率
9.7水加工機床設計
9.8空間框架分析
9.8.1有限元模型
9.8.2閉式解模型
9.9四麵體結構的振型
9.9.1試驗方法
9.9.2試驗步驟
9.9.3試驗分析
9.10總結
參考文獻
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
10.5納米磨削
10.5.1納米磨削裝置
10.5.2納米磨削工序
10.5.3應力分析
10.6多孔納米磨削刀具
10.6.1黏結橋中石英溶解模型
10.6.2納米磨削砂輪中黏結橋的製備
10.6.3黏結劑體係的X射綫衍射分析
10.7難熔型黏結體係的驗證及其與石英溶解模型的比較
10.8易熔型黏結體係的驗證及其與石英溶解模型的比較
10.9納米磨削刀具的激光修整
10.10未來發展方嚮
參數命名錶
參考文獻
第11章納米機械加工的原理、方法和實現
11.1前言
11.2納米機械加工及其應用前景
11.3納米機械加工的理論基礎
11.3.1切削力和切削能量
11.3.2切削溫度
11.3.3切屑形成和錶麵生成
11.3.4最小未變形切屑厚度
11.3.5臨界切削刃半徑
11.3.6工件材料特性
11.3.7納米機械加工與常規機械加工的比較
11.4納米機械加工的實現
11.4.1超精密機床
11.4.2切削刀具
11.4.3納米測量
11.4.4加工過程變量
11.4.5實用化納米尺度加工（車削、銑削和磨削）
11.5結論
標號和符號
參考文獻
第12章納米晶態金剛石的澱積途徑與應用
12.1前言
12.2納米晶態金剛石
12.2.1為什麼是Nano？
12.2.2澱積途徑
12.2.3時間調製式的CVD
12.3應用
12.3.1心髒瓣膜
12.3.2牙鑽
12.3.3髖關節假體
12.3.4微流體裝置
12.4小結
緻謝
參考文獻
第13章微納米技術的商業化問題
13.1前言
13.2商業化問題
13.2.1一般性問題
13.2.2産品—市場的接口
13.3商業化所需的基礎設施
13.4供應鏈網絡
13.5産品製造
13.6製造中心
13.7微納米技術的市場
參考文獻
第14章微米納米製造的未來
14.1前言
14.2微米製造
14.2.1電鍍
14.2.2模鑄
14.2.3模塑
14.2.4機械加工
14.2.5微米製造未來的發展
14.3納米製造
14.3.1半導體製造
14.3.2軟刻印製造
14.3.3納米模塑製造
14.3.4納米壓印刻印技術
14.3.5刻印誘導自組裝
14.3.6蘸水筆納米製造
14.4未來的發展
參考文獻

前言/序言

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