Nanostructuring Operations in Nanoscale Science and Engineering pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:

作者:Sharma, Kal Renganathan

出品人:

页数:304

译者:

出版时间:2009-9

价格:$ 129.95

装帧:

isbn号码:9780071622950

丛书系列:

图书标签:

• 纳米结构
• 纳米科学
• 纳米工程
• 纳米操作
• 材料科学
• 工程学
• 纳米技术
• 表面工程
• 薄膜技术
• 微纳加工

《微纳加工技术在材料科学与工程中的前沿应用》 引言 当今科学与工程的前沿领域，对材料性能的极致追求正以前所未有的速度推动着技术的革新。从微电子器件的精密制造到生物医学工程的个性化解决方案，再到能源存储和转换的效率提升，材料的微观结构直接决定了其宏观表现。对材料进行精细的结构设计和操纵，即微纳加工技术，已成为实现这些突破性进展的关键。《微纳加工技术在材料科学与工程中的前沿应用》深入探讨了这一至关重要的领域，旨在为研究人员、工程师和学生提供一个全面、深入的知识框架，以理解和掌握在纳米尺度上进行材料结构设计与制造的最新进展和未来趋势。 本书内容概述 本书并非聚焦于单一的制造方法，而是以广阔的视角审视了微纳加工技术在材料科学与工程领域中的多元化应用。我们精心编排了涵盖基础原理、核心技术、前沿应用以及未来展望的章节，力求为读者构建一个连贯且深入的知识体系。 第一部分：微纳加工的基础理论与方法 本部分将为读者奠定坚实的理论基础。首先，我们将深入解析纳米尺度下材料行为的独特性质，包括量子效应、表面能主导的现象以及尺寸依赖性效应等，理解这些基础原理是进行有效微纳加工的前提。 随后，我们将系统性地介绍一系列主要的微纳加工技术，这些技术是实现纳米尺度结构的关键工具： 光刻技术（Photolithography）： 作为半导体产业的基石，我们将探讨其在制造精细图案方面的演进，包括深紫外光刻（DUV）和极紫外光刻（EUV）等先进技术，以及它们在不同材料体系中的应用。 电子束光刻（Electron Beam Lithography）： 深入剖析其超高的分辨率能力，以及在研发复杂纳米结构、高密度存储器件等领域的关键作用。 聚焦离子束（Focused Ion Beam, FIB）： 介绍其在纳米尺度上的材料去除、沉积和表征功能，尤其是在样品制备、故障分析和纳米器件制造中的独特价值。 纳米压印技术（Nanoimprint Lithography）： 阐述其高通量、低成本的纳米结构制造优势，以及在光学器件、生物芯片等领域的广泛潜力。 自组装技术（Self-Assembly）： 探讨利用分子间相互作用力实现纳米结构有序排列的原理，包括表面化学自组装、DNA自组装等，以及它们在构建新型功能材料方面的突破性应用。 3D打印与增材制造（3D Printing and Additive Manufacturing）： 重点关注适用于纳米材料和微纳结构的增材制造技术，如立体光刻（SLA）、数字光处理（DLP）以及用于金属和陶瓷的打印方法，揭示其在复杂三维纳米结构设计中的巨大潜力。 化学与湿法加工技术（Chemical and Wet Etching Techniques）： 介绍干法蚀刻和湿法蚀刻等经典但依旧重要的材料去除技术，以及它们在精确控制材料去除深度和选择性方面的策略。 第二部分：微纳加工在材料科学与工程中的前沿应用 本部分将聚焦于微纳加工技术如何在各个关键领域催生创新和推动进步。我们将通过具体的案例研究，展示微纳加工如何赋能新材料的开发和器件的性能提升。 先进半导体器件与集成电路： 探讨如何利用微纳加工技术制造更小、更快、更节能的晶体管，以及实现三维集成电路（3D ICs）等前沿概念。 光子学与集成光学： 介绍如何通过微纳加工制造光子晶体、波导、超表面（Metasurfaces）等，实现对光的精确控制，推动光学通信、传感器和光学计算的发展。 生物医学工程与诊断： 探讨微流控芯片（Microfluidic Chips）、纳米生物传感器、药物递送系统等如何利用微纳加工实现高灵敏度、高通量的生物分析、疾病诊断和精准医疗。 能源存储与转换： 聚焦于微纳结构在提高电池能量密度、功率密度和循环寿命，以及在催化剂、太阳能电池等领域实现更高效率的应用。 传感器与检测技术： 介绍如何利用微纳加工制造高性能的化学传感器、生物传感器、物理传感器等，以满足环境监测、食品安全、工业生产等日益增长的需求。 先进显示技术： 探讨微纳加工在实现高分辨率、广色域、低功耗的下一代显示器（如Micro-LED、全息显示）中的作用。 柔性电子与可穿戴设备： 介绍如何利用微纳加工技术制造柔性、可拉伸的电子器件，为可穿戴设备、柔性显示器和电子皮肤等新兴应用奠定基础。 新材料的开发与表征： 重点关注微纳加工如何用于创造具有特定纳米结构的新型功能材料，如二维材料（石墨烯、MXenes）、纳米颗粒、纳米线等，以及它们在催化、过滤、复合材料等领域的应用。 第三部分：未来的挑战与机遇 在本书的最后部分，我们将展望微纳加工技术在材料科学与工程领域的未来发展方向，并探讨当前面临的挑战。 小型化与精密化： 随着器件尺寸的不断缩小，如何实现更精细的结构控制和更高的制造精度将是持续的挑战。 大规模生产与成本效益： 将实验室中的先进技术转化为大规模、低成本的工业生产模式，是实现广泛应用的关键。 新材料的整合与多功能化： 如何将不同性质的纳米材料有效地整合到复杂的微纳结构中，并实现器件的多功能集成，将是重要的研究方向。 可持续性与环境友好： 发展绿色、环保的微纳加工工艺，减少能源消耗和废弃物产生，是未来发展的重要考量。 智能化与自动化： 引入人工智能和机器学习技术，实现微纳加工过程的智能化设计、过程控制和质量检测，将是提升效率和可靠性的关键。 结论 《微纳加工技术在材料科学与工程中的前沿应用》旨在提供一个关于如何理解、掌握和创新纳米尺度材料结构设计与制造的综合指南。本书将帮助读者认识到微纳加工技术作为驱动材料科学与工程革命的关键技术，其影响力将持续深远，并为解决当今世界面临的重大挑战提供新的解决方案。本书的出版，将为相关领域的学术研究、技术开发和产业升级提供重要的参考价值。

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