制造科学与技术发展趋势.pptx

二十一世纪制造科学与技术发展趋势;内 容;一. 制造科学与技术研究的重要性;日本的经验 1. 在上个世纪70-80年代，日本非常重视制造业，特别大抓了汽车制 造和微电子制造，结果日本的汽车和家用电器占领了全世界的市 场，特别是大举进入了美国市场。 2. 日本的微电子芯片成为美国高技术产品的关键元件。1991年海湾战 争结束后，日本人说美国赢得这场战争是依靠的日本的芯片，是 “日本的芯片打败了伊拉克的钢片”。;东南亚经济危机的启示 1. 1998年爆发的动南亚经济危机，从另一个侧面反映了一个国家发展 制造业的重要。一个国家，如果把经济的基础放在股票、旅游、金 融、房地产、服务业上，而无自己的制造业，这个国家的经济就容 易形成泡沫经济，一有风吹草动就会产生经济危机。 2. 新加坡、台湾都有自己的制造业，因此受经济危机的影响小一些。;瑞士依靠什么使人均产值居世界第一？ 1. 瑞士是一个仅700万人口的小国，但瑞士的制造业十分发达，瑞士的 精密机械产品的出口量是我国的8倍，瑞士的手表世界第一，连小小 的军刀，也风靡全世界。 2. 现在瑞士的年人均国民生产总值达到4.3万美元以上,居世界第一。 ; 2001年中国工程院的调查结论: 1. 中国制造业占国民生产总值的1/3 2. 占整个工业生产的4/5 3. 为国家财政提供1/3以上的收入 4. 贡献出口总额的90% 5. 就业人员8043万 ;制造业的重要意义;二. 制造科学与技术的四大发展趋势;1. 绿色制造是制造科技的发展方向;制造业的正负两方面 ;.; 面对日趋严峻的资源和环境约束，世界各国都在 制订可持续发展规划。 德国制订了《产品回收法规》，日本等国提出了 减少、再利用及再循环（Reduce，Reuse， Recycle）的战略，美国提出了“再制造”及“无 废弃物制造”（Waste-Free Process）的新理 念。 欧盟将颁布“汽车材料回收”法规，从2005年起， 要求新生产的汽车材料的85%能再利用。; 美军是再制造的最大受益者。通过再制造,不但节约了装备制造费用,而且延长了装备寿命，提高了装备的维修能力。 B-52轰炸机是美国于1961-1962年定型生??的，1980年、1996年两次进行再制造改造，改造后的性能得到大幅度提高，预计服役年限可到2030年。;2. 与高新技术相互融合，制造技术发展日新月异;（1）生物制造;Bio-Plotter;细胞胶联系统;（2）新材料;3. 信息技术促进和提升制造技术水平;根据美国科学研究工程技术委员会的测算： 模拟仿真可提高产品质量5~15倍 增加材料利用率25% 降低工程技术成本13%~30% 降低人工成本5%~20% 增加投入设备的利用率30%~60% 缩短产品设计和试制周期30%~60% 增加分析问题广度和深度的能力3~3.5倍等 计算机模拟仿真研究的目标： 多尺度、多学科、多功能、高精度及高效率;4. 极端制造是制造技术发展的重要领域;（1）极小尺度微纳制造;（2）极大尺寸高性能构件强能场制造;飞行高度 4 nm 速度梯度 1010/s;（4）大型构件的精密制造;（5）高速、高精密制造;芯片上引线数目的增加趋势—近期;三峡水轮机;5. 我国中长期规划目标;纳米技术简介;1. 什么是纳米技术？ 纳米是什么？ 1nm=10-3um 1nm=10-9m 纳米是个长度单位。;2. 纳米科学与技术定义 纳米技术是20世纪80年代末期刚刚诞 生并正在迅速崛起的用原子和分子制造新 物质的技术，是研究尺寸范围在0.1-100nm 之间的物质的组成。;3. 纳米技术发展 费曼首先提出想法：1959年12月 谷口纪男首先命名：1974年 STM和SPM的发明 二十世纪90年代迅速发展;;STM;4. 纳米科学技术内涵 纳米体系物理学 纳米化学 纳米电子学 纳米加工学 纳米生物学 纳米材料学 纳米测量学;5. 纳米科学的重要意义 使人类认识产生革命性变化;碳纳米管的性能;· 强度是钢的100倍 · 重量是钢的1/6 · 具有金属和半导体的两重属性 · 极好的导电性及电流密度1亿安/cm2 · 极好的储氢性能,可以作汽车燃料电池 · 可以用来称病毒重量.2×10-16克 · 纳米电缆,10nm直径碳管外仓氧化硅绝缘体 · 我国在世界领先,北大彭练矛可作出直径.33nm, 超过日本0.4nm. ;纳米镊