4.3　微系统与微/纳加工技术发展展望

4.3.1　纳米制造

纳米材料制造和纳米表面制造是纳米制造的重点。纳米表面至少包含一种尺度特征在100nm以下的结构。纳米表面的制备既与表面功能化（纳米薄膜）相关，又与表面构建（纳米形貌特征、纳米簇涂层）相关。纳米表面可产生自材料的消解、沉积、改性或形成过程，这导致制备出的纳米表面带有纳米尺度所特有的新的化学、物理和生物特性（比如催化作用、磁性质、电性质、光学性质或抗菌性）。在纳米科学许多已有的和新兴的子领域中，表面工程已经实现了从基础科学向现实应用的转变，比如材料科学、光学、微电子学、动力工程学、传感系统和生物工程学等。在改进和简化生产过程方面，还需要做许多工作才能降低高品质纳米表面的生产成本。可重复性、尺寸形状的控制、均匀性以及结构的鲁棒性等，都是工业生产过程中必须要考虑的关键参数。未来几年，纳米材料制造领域值得特别关注的内容包括：

（1）经济和自动化的工业生产以及纳米颗粒功能化所需的加工过程与装备；

（2）块体纳米材料经济和自动化的工业生产所需的加工过程与装备；

（3）纳米颗粒制造和功能化的生产环境。

而纳米表面制造工艺则需要满足以下需求：

（1）更高品质（鲁棒性、形状尺寸控制长程有序）；

（2）更佳性能；

（3）更高灵活性（自聚焦、自上而下/自下而上结合、与机器人技术结合）；

（4）高工艺集成度；

（5）高产能；

（6）高产量；

（7）结构更微小，表面更智能；

（8）质量控制，包括方法学和测量设备。

未来纳米制造将重点关注高品质纳米构筑和涂覆工艺与设备、高品质表面功能化和纳米分层（nanolayering）工艺与设备。

4.3.2　微器件与系统

当前，微器件与系统发展的持久挑战是生成三维部件或形态，以及选择和开发能同时满足功能要求和经济性要求的工艺。在大批量生产中，基于模具（模式）的复制，如纳米压印等通常是最为合适的；而在小批量生产环境中，那些不需要产品特定的工具作业的工艺通常更具经济性。发展趋势之一是将功能性（如互联和接口）集成到器件中，以减少零部件数量和装配成本。

当前，即使面临尺寸不断减小的挑战，人们仍然可以通过为加工过程链确定合适的工艺、设备、工具和技术，使其能够满足新兴单一材料和多材料产品的特定功能要求和技术要求，并确保整个制造链中材料和加工技术的兼容性，使微/纳制造能力的范围进一步扩大，以涵盖更大范围的材料和几何造型。此外，这种微/纳制造能力的形成还需满足：

（1）弥合“机械式”的超精密工程和基于MEMS/IC技术间的缺口；(www.daowen.com)

（2）各种尺度规模在新产品中的集成，特别是介观、微观和纳米尺度特征在新产品中的集成；

（3）便于新兴多材料产品进行功能集成的新方法和新技术；

（4）建立新的硬件方法，构建更好的制造平台。

未来几年，微系统制造的重点是：

（1）微/纳制造工艺技术；

（2）适于批量生产的微/纳制造工艺链；

（3）多功能、多材料介观、微观装置的微装配工艺。

4.3.3　微/纳制造集成系统与平台

无论是大批量还是小规模生产定制产品，都需要开发新一代的模块化、知识密集的、可升级的和可快速配置的生产系统，而这将用到那些新近涌现出来的微/纳技术研究成果以及新的工业生产理论体系。微/纳制造系统与平台的发展应着眼于开发一种新型的可配置、可升级的微/纳制造平台和系统，以降低大批量或是小规模定制产品的生产成本。新一代微/纳制造系统应满足下述要求：

（1）能生产多种多样高度复杂的微/纳产品；

（2）具有微/纳特性组件的小型化连续生产；

（3）为了掌握基于整个生产加工链制造的知识，新设计和仿真系统的产品开发过程的全部跨学科知识进行条理化储存；

（4）为了保证生产的灵活性和适应性，应确保在分布式制造中各企业的有效合作，以支撑通过新型商业生产、管理和物流方法来实现的中小型企业在综合制造网络中的有效整合；

（5）一个拥有更高级的智能和可靠性、可根据相应环境自行调整设置及生产加工参数的、可嵌入整个生产制造行业的制造系统；

（6）新型可快速配置和价格适中的微/纳制造系统，融入了面向任务和可重复配置的理念，能够实现连续的系统升级和无缝重复配置。

未来几年微/纳制造系统和平台的发展前景包括以下几个方面：

（1）微/纳制造系统的设计、建模和仿真；

（2）智能的、可升级的和适应性强的微/纳制造系统（工艺、设备和工具集成）；

（3）新型灵活的、模块化的和网络化的系统结构，以构筑基于制造的知识。