《MNT介绍》课件

微纳技术介绍微纳技术是现代科技发展的前沿领域，融合微观与纳米尺度的先进制MNT造与研究什么是？MNT定义英文全称技术特点MNT操控微米至纳米尺度结构的前沿技，微纳跨尺度、多学科融合的高精度制造Micro-Nano Technology术米技术技术的起源与发展MNT1年1959费曼提出底层有足够空间理念2年代1980微机械加工技术突破3年代1990纳米技术兴起4年至今2000微纳融合技术飞速发展的学科归属MNT化学电子工程分子自组装、新材料集成电路、传感器物理学机械工程量子效应、表面物理精密加工、微机械系统三大核心技术MNT微电子技术微米级电子元器件纳米技术纳米尺度物质操控微系统技术微型化功能系统微技术简介尺度特征微米级操控（）1-999μm技术特点批量制造、高精度、低成本代表成果微流控芯片、微型传感器应用领域集成电路、精密机械纳米技术简介技术原理操控纳米尺度物质（）1-100nm利用量子效应和表面效应自下而上构建或自上而下加工代表产品纳米材料、纳米药物、量子点微纳集成的基本优势尺寸优势能耗优势功能集成体积小、重量轻低功耗、高效率多功能集于一体批量制造规模化生产成本低与传统制造的区别MNT比较项传统制造制造MNT加工精度毫米级微米纳米级/加工原理机械切削移除化学腐蚀沉积/设备成本相对较低高昂批量制造单件加工为主批量平行制造的主要研究方向MNT微纳结构设计功能结构优化与仿真微纳制造工艺高精度加工与表征器件系统集成3多功能系统一体化应用研发各领域实际需求对接重要里程碑事件MNT年费曼演讲1959底层有足够空间奠定理论基础年扫描隧道显微镜1981首次实现原子级观察，获诺贝尔奖年纳米技术1990DNA生物分子自组装突破年智能手机2007微纳技术商业化巅峰全球发展态势MNT中国产业布局MNT北京中关村上海张江深圳科研院所集中，基础研究强集成电路产业链完整电子信息产业应用广泛关键术语介绍MNTMEMS NEMS微机电系统，融合微电子与微纳米机电系统，纳米尺度机电机械集成LIGA德语缩写，深紫外光刻电镀成型工艺详解MEMS定义及作用典型产品微机电系统加速度传感器Micro-Electro-Mechanical Systems•压力传感器将传感、执行、控制等功能集成于微米级芯片•微镜阵列•典型尺寸微米1-100微流控芯片•详解NEMS基本定义纳米机电系统，工作尺度纳米1-100技术特点量子效应明显，表面效应主导主要难点制造精度、稳定性、批量化应用前景单分子检测、量子计算、精准医疗工艺及其作用LIGA电镀金属填充微结构光刻深紫外或射线曝光光敏材料X成型模具复制大批量生产加工工艺主要类型MNT从左至右光刻、蚀刻、离子束、纳米压印、薄膜沉积微机械加工工艺湿法工艺干法工艺化学溶液腐蚀等离子体蚀刻••各向异性蚀刻离子束加工••成本低易批量精度高可控性强••微铣削微型机械加工•旋转刀具去除•适用特殊材料•纳米制造技术现状自上而下方法自下而上方法从大到小的精细加工从原子分子构建结构电子束光刻分子自组装••离子束加工化学气相沉积••纳米压印原子操纵••微纳检测技术扫描电子显微镜原子力显微镜纳米压痕仪纳米级表面形貌观察原子级表面轮廓测量微纳尺度材料力学性能测试常见产物MNT从左至右微型加速度传感器、陀螺仪、微机械开关、数字光处理芯片微纳马达实例10μm1000rpm典型直径转速人类头发丝直径的每分钟可达上千转1/5100nW功率超低能耗设计微型传感器应用健康监测可穿戴设备实时检测生理参数智能驾驶汽车安全气囊、稳定控制系统工业监控设备状态监测、预测性维护环境监测空气质量、水质实时检测在医疗领域的应用MNT微创手术药物递送微型内窥镜靶向递送系统••手术机器人智能控释装置••精准导航系统经皮吸收增强••植入式设备心脏起搏器•神经电极•生物传感器•在电子信息领域的应用MNT智能手机先进芯片存储器件加速度计、陀螺仪、麦纳米级晶体管、封固态硬盘、相变存储器3D克风、摄像头装技术射频元件微型天线、滤波器、开关在能源领域的应用MNT微型燃料电池高效便携能源解决方案柔性太阳能电池纳米结构提高光电转换效率纳米超级电容器高功率密度能量存储设备在环境保护中的作用MNT水质监测空气质量微型传感网络实时监控水质纳米传感器检测和有害气体PM

2.5资源回收污染治理微纳技术选择性分离回收稀有金属纳米材料高效过滤吸附污染物在航空航天中的应用MNT微纳卫星体积小、重量轻、低成本、组网灵活航天器材料纳米复合材料提高强度降低重量传感控制分布式微传感器监测飞行器状态能源系统高效纳米结构太阳能电池与智能制造结合MNT智能化生产柔性制造微型传感器监测生产参数微纳执行器实现精确控制••实时数据采集优化生产流程快速调整生产参数••提高良品率降低能耗小批量定制化生产••在物联网中的角色MNT智能分析数据处理与决策网络传输信息高效互联微纳传感3物理世界数据采集基础与人工智能融合MNT神经形态芯片边缘计算模拟人脑突触连接的新型计算架构智能感知微型处理器本地化数据分析微纳传感器模拟人类感官采集数据代表性企业MNT国家代表企业主要产品美国德州仪器芯片、DLP MEMS传感器德国博世汽车传感器、消费电子日本索尼图像传感器、微型执行器中国歌尔声学麦克风、光学MEMS模组技术标准化进程MNT测量标准纳米尺度测量方法与校准技术材料标准纳米材料特性与安全评估体系工艺标准微纳制造工艺参数与质量控制中国参与积极参与国际标准制定ISO/TC229关键科学难题MNT制造精度极限批量生产瓶颈突破原子尺度加工障碍良品率提升••抑制量子隧穿效应成本降低••低温工艺开发大规模复制技术••可靠性挑战长期稳定性•抗干扰能力•环境适应性•未来技术趋势MNT原子级制造单原子操控构建功能结构纳米技术DNA利用自组装构建纳米机器DNA神经形态系统类脑计算与感知系统可重构材料智能响应环境变化的材料结构与绿色可持续发展MNT材料减量节能设计微型化降低材料消耗低功耗器件减少能源消耗绿色制造资源回收减少有害物质使用纳米技术提高回收效率教育与学科建设MNT专业设置培养模式微电子科学与工程跨学科交叉培养••纳米材料与技术产学研结合••微纳机械系统国际联合培养••国内已有余所高校开设相关专业50重大科研项目MNT国家重点研发计划纳米科技、微电子与集成电路专项基础研究计划计划、自然科学基金重大项目973国际合作中欧纳米安全计划、中美清洁能源联合研究产业链结构MNT下游应用消费电子、医疗、汽车、航空中游制造2器件加工、系统集成、封装测试上游材料硅晶圆、光刻胶、特种气体政策与法规MNT国家战略政策十四五国家纳米科技发展规划财税支持研发费用加计扣除、高新技术企业减税安全法规纳米材料环境安全评估标准人才政策千人计划、特聘专家支持计划专利与知识产权MNT产业发展现状MNT万亿

3.222%全球市场规模年增长率年度人民币持续高速增长态势20235200+18%相关企业数量中国占比全球分布情况全球市场份额持续提升面临的主要挑战MNT技术挑战经济挑战伦理与安全制造精度极限高昂研发成本纳米颗粒生物安全•••批量生产一致性产业化周期长信息安全风险•••可靠性与寿命投资回报不确定军民两用技术管控•••与安全风险MNT信息安全生物安全微型监听装置纳米材料毒理学••芯片后门隐患环境累积效应••侧信道攻击风险长期暴露影响••防控措施安全标准建立•全周期风险评估•监管体系完善•国内外经典案例分析传感器iPhone开创移动设备交互新模式微型药物泵糖尿病患者精准给药投影技术DLP微镜阵列实现高清显示未来就业方向与职业发展研究岗位科研院所、企业研发中心工程技术2工艺开发、设备维护、质量控制产业管理项目管理、产品经理、技术转化领域著名学者与团队MNT从左至右高洪院士微加工技术、王中林纳米发电机、赵宇亮纳米医学、施毅微纳器件参考文献与资料经典书籍重要期刊与网站《微纳制造技术基础》••Nature Nanotechnology《纳米技术导论》••Journal ofMEMS《与微系统》中国微米纳米技术学会网站•MEMS•《》国家纳米科学中心官网•Handbook ofNanotechnology•总结与展望过去现在未来从理论构想到实用技术产业快速发展推动多领域创新颠覆性技术引领新一轮科技革命。