人類在不斷進(jìn)化，不斷認(rèn)知新世界。20世紀(jì)90年代，納米產(chǎn)品闖進(jìn)世人生活，不斷有大量信息向人們展示納米技術(shù)給生活帶來的奇妙變化。正如中國科學(xué)院納米科技項(xiàng)目首席科學(xué)家白春禮院士所說，“一個(gè)嶄新的納米的世界提供給人類的將是不同于以往任何經(jīng)驗(yàn)的東西”。

    納米技術(shù)是21世紀(jì)國內(nèi)外關(guān)注的重大關(guān)鍵技術(shù)之一，也是信息技術(shù)、生命科學(xué)、分子生物學(xué)、新材料等研究的技術(shù)基礎(chǔ)。在西方，美國人認(rèn)為納米科技會成為21世紀(jì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的發(fā)動機(jī)。而根據(jù)德國科技部的預(yù)期，到2010年納米技術(shù)的市場會達(dá)到1.4萬億美元這么大的一個(gè)潛在市場。

    其實(shí)，納米(nm)和米、微米等單位一樣，是一種長度單位，1nm＝10－9m，約比化學(xué)鍵長大一個(gè)數(shù)量級。納米科技是研究由尺寸在0.1 ～100 nm之間的物質(zhì)組成的體系的運(yùn)動規(guī)律和相互作用以及可能的實(shí)際應(yīng)用中的技術(shù)問題的科學(xué)技術(shù)?？裳苌黾{米電子學(xué)、機(jī)械學(xué)、生物學(xué)、材料學(xué)加工學(xué)等。納米作為一種介觀尺度，介于原子與分子之間。納米科技進(jìn)入到非常小的尺度，被認(rèn)為在節(jié)約資源、減少生態(tài)環(huán)境壓力、實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展方面有著巨大潛力。同時(shí)，納米科技對實(shí)現(xiàn)我國傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)的升級換代，也起著很重要的作用。

    目前，科學(xué)家研究最多的是納米材料，這也是可以和機(jī)械產(chǎn)品緊密結(jié)合的研究內(nèi)容。納米材料指三維空間尺度至少有一維處于納米量級（1～100nm）的材料，它是由尺寸介于原子、分子和宏觀體系之間的納米粒子所組成的新一代材料。由于其組成單元的尺度小，界面占用相當(dāng)大的成分。因此，納米材料具有多種特點(diǎn)，這就導(dǎo)致由納米微粒構(gòu)成的體系出現(xiàn)了不同于通常的大塊宏觀材料體系的許多特殊性質(zhì)。納米材料包括納米粉體、納米線材料、納米管、納米建材、納米薄膜與納米塊體材料等。由于納米的這種介觀尺度，納米材料有著許多特殊性能，如一般納米材料都具有巨大表面化介面，由小尺寸所產(chǎn)生的量子尺寸效應(yīng)，產(chǎn)生特殊的光、電、熱等。例如，納米材料有著更強(qiáng)的力學(xué)性能（如強(qiáng)度和韌性等），對納米陶瓷來說，納米化可望解決陶瓷的脆性問題，并可能表現(xiàn)出與金屬等材料類似的塑性。

    納米材料應(yīng)用裝備制造的研究在中國起步較晚，但令人興奮的是2003年中國科學(xué)院金屬研究所盧柯所長領(lǐng)導(dǎo)的研究小組，利用金屬材料的表面納米化技術(shù)在解決金屬材料表面氮化這一重大技術(shù)難題上取得突破性進(jìn)展。盧柯領(lǐng)導(dǎo)的研究小組先對純鐵進(jìn)行表面納米化處理，在幾十微米厚的表面層中獲得納米晶體組織。然后利用常規(guī)氣體氮化處理在300℃保溫9h后成功地實(shí)現(xiàn)了表面氮化，獲得10微米厚的氮化物層，其性能測試結(jié)果表明形成的表面氮化層具有很高的硬度、耐磨性和耐腐蝕性。

    科學(xué)家守口如瓶

    中國科學(xué)院金屬研究所創(chuàng)建于1953年，是材料科學(xué)與工程，腐蝕科學(xué)與防護(hù)領(lǐng)域國內(nèi)一流的研究所。研究所堅(jiān)持材料科學(xué)與工程研究的科研方向定位，以高性能金屬材料、新型無機(jī)非金屬材料和先進(jìn)復(fù)合材料等為主要方向，研究這些材料的結(jié)構(gòu)、性能、使役行為及其相互關(guān)系以及防護(hù)技術(shù)、并注重材料制備與加工及工程化研究。研究所與通用機(jī)械制造業(yè)有著密切的合作，尤其在防腐材料領(lǐng)域的研究卓有成效。例如磷酸料漿泵耐蝕合金、熱采井口閘閥密封面耐磨蝕復(fù)合鍍層等技術(shù)。

    參與鐵嶺納米閥門研究的中國科學(xué)院金屬研究所負(fù)責(zé)人是所里三室材料環(huán)境腐蝕試驗(yàn)研究中心的王茂才博士。王茂才畢業(yè)于美國伊利諾伊大學(xué)，對鈦復(fù)合材料和復(fù)合材料涂層熔覆工藝進(jìn)行了多年的研究。但王茂才對納米閥門的相關(guān)報(bào)道并不贊賞。“現(xiàn)在要做的踏踏實(shí)實(shí)進(jìn)行研究，進(jìn)行技術(shù)攻關(guān)。我們還在試制階段，蛋孵出雞來之前先不要想著數(shù)個(gè)數(shù)。神五上天，那才叫成功。歡迎隨時(shí)來金屬所。”

    雖然采訪無法進(jìn)行，但我心中十分高興，高興我們有這樣嚴(yán)謹(jǐn)、低調(diào)、直爽、平和的科學(xué)家。我們的裝備制造業(yè)太需要這樣進(jìn)行基礎(chǔ)研究的科學(xué)家；通用機(jī)械太需要他們的科研能轉(zhuǎn)化為現(xiàn)實(shí)的成果。

利用JJ－D－400型Nd：YAG固體脈沖激光加工機(jī)進(jìn)行激光熔覆處理，從而獲得耐磨、耐腐蝕的金屬表面。熔覆工藝條件為單脈沖量50J，頻率4Hz，脈寬5ms，焦距200mm，光斑直徑2mm，掃描速度1.1~5.0mm/s。

    結(jié)合納米材料，有關(guān)專家認(rèn)為，材料的表面氮化溫度可以利用表面納米化技術(shù)而大幅度下降，從而使表面氮化技術(shù)的適用面大大拓寬；同時(shí)也說明通過表面納米化技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)材料表面結(jié)構(gòu)選擇性化學(xué)反應(yīng)。這一成果顯示了納米技術(shù)對傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)技術(shù)的升級改造具有重要的推動作用。

    編后語感悟多多

    在眾多的先進(jìn)制造技術(shù)中，此次應(yīng)用于鐵嶺閥門的制造技術(shù)只是精密成形技術(shù)中表面工程技術(shù)。然而每一點(diǎn)加工技術(shù)和工藝的前進(jìn)都滲透著科學(xué)研究人員的汗水。在中國兩院院士聯(lián)合打造“中國制造”藍(lán)皮書中指出了中國先進(jìn)制造技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀。

    計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)（CAD）技術(shù)得到了普及；快速原型制造技術(shù)應(yīng)用初具規(guī)模；精密成形與加工技術(shù)水平大幅提高；熱加工工藝模擬化技術(shù)取得重要進(jìn)展；激光加工產(chǎn)業(yè)應(yīng)用獲得經(jīng)濟(jì)效益；數(shù)控技術(shù)國內(nèi)市場占有率有所提高；現(xiàn)場總線智能儀表研究開發(fā)獲重要進(jìn)展；微型機(jī)械研究進(jìn)展迅速；現(xiàn)代集成制造系統(tǒng)（CIMS）研究和應(yīng)用取得突破；新生產(chǎn)模式推動制造技術(shù)進(jìn)步和管理現(xiàn)代化。

    成果眾多固然令人欣喜，但在看到這么多成果的同時(shí)，我們也要發(fā)現(xiàn)我們存在的問題，在原創(chuàng)性設(shè)計(jì)技術(shù)方面，通用機(jī)械產(chǎn)品引進(jìn)的多而自主開發(fā)的少。還有在制造工藝與裝備方面、制造過程自動化技術(shù)反面，中國制造業(yè)還處于少量擁有，低水平使用。

    另外，國外應(yīng)用的準(zhǔn)時(shí)生產(chǎn)、精益生產(chǎn)、敏捷制造、綠色制造等管理思想和技術(shù)在中國制造業(yè)中還沒有得以推廣使用。此時(shí)我對王茂生博士的話有了更深地理解：“現(xiàn)在要做的踏踏實(shí)實(shí)進(jìn)行研究，進(jìn)行技術(shù)攻關(guān)。”