ቦሮን ካርባይድ አብዮታዊ ግኝትን አስከትሏል

የቦሮን ካርቦይድ ስፓርክ ፕላዝማ ሲንቴሪንግ፡- በባህላዊ ሲንቴሪንግ ውስጥ አብዮታዊ "ጥቁር ቴክኖሎጂ" ግኝት።
በቁሳቁስ ሳይንስ ዘርፍ፣ቦሮን ካርባይድ (ቢ4ሲ)በከፍተኛ ጥንካሬው፣ ዝቅተኛ ጥግግቱ፣ የመልበስ መቋቋም እና የኒውትሮን የመምጠጥ አቅሙ ምክንያት “ጥቁር አልማዝ” በመባል የሚታወቀው፣ እንደ ጥይት መከላከያ ጋሻ፣ የኑክሌር ኢንዱስትሪ እና ኤሮስፔስ ባሉ ከፍተኛ ደረጃ ባላቸው መስኮች በስፋት ጥቅም ላይ ይውላል። ሆኖም ግን፣ ባህላዊ የሲንቴሪንግ ሂደቶች (እንደ ግፊት የሌለው ሲንቴሪንግ እና ትኩስ ግፊት ሲንቴሪንግ ያሉ) እንደ ከፍተኛ የሲንቴሪንግ ሙቀት፣ ረጅም የሲንቴሪንግ ጊዜ እና ቀላል የእህል መሸርሸር ያሉ ተግዳሮቶችን ያጋጥማቸዋል፣ ይህም በቦሮን ካርቦይድ አፈፃፀም ላይ ተጨማሪ ማሻሻያዎችን ይገድባል። በቅርብ ዓመታት ውስጥ፣ ዝቅተኛ የሙቀት መጠን፣ ፈጣን ፍጥነት እና ከፍተኛ ቅልጥፍና ያለው የስፓርክ ፕላዝማ ሲንቴሪንግ (SPS) ቴክኖሎጂ፣ ዝቅተኛ የሙቀት መጠን፣ ፈጣን ፍጥነት እና ከፍተኛ ቅልጥፍና ያለው፣ ለቦሮን ካርቦይድ ትኩስ የምርምር ቦታ ሆኗል፣ የዚህን እጅግ በጣም ጠንካራ ቁሳቁስ የአጠቃቀም ወሰኖችን እንደገና እየቀረጸ።

I. የኤስፒኤስ ቴክኖሎጂ፡ ለሲንተሪንግ አብዮታዊ አዲስ ፓራዲግም

የSPS ቴክኖሎጂ የቦሮን ካርቦይድን በፍጥነት በማጥበብ የሚያገኘው በ pulsed current፣ በሜካኒካል ግፊት እና በሙቀት መስክ ሲነርጂስቲክ ተጽእኖ ነው። ዋናው መርህ በሚከተሉት ላይ የተመሰረተ ነው፡

የፕላዝማ ማግበር፡- የተወጋው ጅረት በፓርቲክል ክፍተቶች ውስጥ ፈጣን ከፍተኛ የሙቀት መጠን ያለው ፕላዝማ ያመነጫል፣ የገጽታ ኦክሳይድን ያስወግዳል እና የአቶሚክ ስርጭትን ያበረታታል።

የጁል ማሞቂያ እና የሙቀት መጠን መቀነሻ፡- የኤሌክትሪክ ጅረት በግራፍፋይት ሻጋታ በኩል የጁል ማሞቂያ ያመነጫል፣ እና የሙቀት መጠኑ በፍጥነት ይጨምራል (እስከ 600℃/ደቂቃ)፣ ይህም ጥቅጥቅ ያለነትን የሚያፋጥን እና የእህል እድገትን የሚገታ የሙቀት መቀነሻ ይፈጥራል።

የኤሌክትሪክ መስክ ድጋፍ ያለው ስርጭት፡ የኤሌክትሪክ መስክ የሲንቴሪንግ ማግበር ኃይልን ይቀንሳል፣ ይህም ቦሮን ካርቦይድ በ1700-2100℃ ከፍተኛ ጥግግት (>95%) እንዲያገኝ ያስችለዋል፣ ይህም ከባህላዊው ሂደት 300-500℃ ያነሰ ነው።

ከባህላዊ የሲንቴሪንግ ጋር ሲነጻጸር፣ በSPS የተዘጋጀው ቦሮን ካርቦይድ የበለጠ ጥቃቅን እህል (ከናኖ እስከ ማይክሮን ሚዛን) እና የላቀ የሜካኒካል ባህሪያት አሉት። ለምሳሌ፣ በ1600℃ እና 300MPa ከፍተኛ ግፊት፣ በSPS የተዘጋጀው ቦሮን ካርቦይድ የስብራት ጥንካሬ ወደ 5.56MPa・m¹/² ይጨምራል፣ እና ተለዋዋጭ ጥንካሬው በከፍተኛ ሁኔታ ይጨምራል።

II. የቴክኖሎጂ ግኝት፡ ከላቦራቶሪ ወደ ኢንዱስትሪያልነት ቁልፍ መዝለል

1. የፓራሜትር ማመቻቸት እና ማይክሮስትራክቸር ቁጥጥር

የሙቀት መጠን እና የግፊት ቅንጅት፡- ጥናቶች እንደሚያሳዩት በዝቅተኛ የሙቀት መጠን (1700-2000℃)፣ የቅንጣት ድንበር ተንሸራታች በዋናነት ወደ ጥግግት ይመራል፣ በከፍተኛ የሙቀት መጠን (>2000℃) ደግሞ የመንገዳገድ መውጣት የበላይነት አለው። የማሞቂያ ፍጥነትን እና ግፊትን በትክክል በመቆጣጠር የእህል መጠን ከ4 μm እስከ ናኖሜትር ሚዛን በትክክል መቆጣጠር ይቻላል።

የሲንተርሪንግ ኤድስ ፈጠራ አተገባበር፡- እንደ አል፣ ሲሲ እና ግራፊን ያሉ ተጨማሪዎችን መጨመር አፈፃፀምን የበለጠ ሊያሻሽል ይችላል። ለምሳሌ፣ 1.5% ግራፊን (GPLs) ያላቸው B4C/SiC/Al ባለብዙ ፎዝ ሴራሚክስ የስብራት ጥንካሬ 25.6% ጭማሪ እና የመተጣጠፍ ጥንካሬ 99% ጭማሪ ያሳያሉ።

2. ተግባራዊ ደረጃ የተሰጣቸውን ቁሳቁሶች በአንድ ደረጃ ማምረት

የናፖ ቁሳቁሶች ቡድን ለመጀመሪያ ጊዜ በSPS ቴክኖሎጂ በመጠቀም የB4C/Al ተግባራዊ ደረጃ የተሰጣቸውን ቁሳቁሶች በአንድ ደረጃ በሲንትሬሽን ሰርቷል። ይህ ቁሳቁስ ከንፁህ B4C (ጠንካራነት 32 GPa) ወደ ንፁህ Al (ጠንካራነት 1 GPa) የግራዲየንት ሽግግርን ያሳካል፣ በባህላዊ ሂደቶች ውስጥ ትላልቅ የማቅለጥ ነጥብ ልዩነቶችን እና የንፁህነት ደረጃዎችን በቀላሉ የመፍጠር ችግሮችን በተሳካ ሁኔታ ይፈታል፣ ለጥይት መከላከያ ጋሻ እና ለከፍተኛ የሙቀት አማቂነት ውህዶች ቁሳቁሶች አዳዲስ ሀሳቦችን ይሰጣል።

3. በከባድ አካባቢዎች የአፈጻጸም ግኝት

በኑክሌር ኢንዱስትሪ ውስጥ፣ በSPS የተዘጋጁ B4C ኒውትሮን አምጪዎች 99.9% ንፁህነትን ያገኛሉ፣ እጅግ በጣም ጥሩ የጨረር መቋቋም ያሳያሉ፣ እና ከባህላዊ ካድሚየም ላይ የተመሰረቱ ቁሳቁሶች አንድ አምስተኛ ብቻ የሆኑ የቆሻሻ ማስወገጃ ወጪዎች አሏቸው። በኤሮስፔስ ኢንዱስትሪ ውስጥ፣ የቦሮን ካርቦይድ/አሉሚኒየም ኮምፖዚት ቁሶች የቱርቦፋን ሞተር መሪ ጠርዝ መከላከያ ሳህኖችን ክብደት በ40% ይቀንሳሉ እና የነዳጅ ቅልጥፍናን በ2.3% ያሻሽላሉ።

III. የኢንዱስትሪ ተስፋዎች፡- በትሪሊዮን ዶላር ገበያ ውስጥ አዲስ ሰማያዊ ውቅያኖስ

1. አፕሊኬሽኖች በሁሉም መስኮች እየተስፋፉ ነው።

የመከላከያ እና የወታደራዊ ኢንዱስትሪ፡ የአሜሪካ ጦር ኦስፕሬይ የትራንስፖርት አውሮፕላን ክብደትን በ40% የሚቀንስ እና ከባህላዊ የብረት ጋሻ የላቀ ጥበቃ የሚሰጥ የቢ4ሲ ኮምፖዚት ጋሻ ይጠቀማል።

ሴሚኮንዳክተሮች እና ኤሌክትሮኒክስ፡ የቦሮን ካርቦይድ ዋፈር ደረጃ ጠፍጣፋነት ስህተት < 1μm፣ የ EUV ሊቶግራፊ ማሽኖችን እጅግ በጣም ከፍተኛ ትክክለኛነት መስፈርቶችን ያሟላል። የ Zhihe ኒው ቁሳቁሶች ዝቅተኛ የሙቀት መጠን ያለው የሲንቴሪንግ ቴክኖሎጂ የ B4C ሲንቴሪንግ የሙቀት መጠንን ወደ 1950℃ ይቀንሳል፣ ይህም በሴሚኮንዳክተር ፖሊሽንግ ፓድ መስክ ውስጥ አተገባበሩን ያፋጥናል።

አዲስ የኃይል እና የአካባቢ ጥበቃ፡- የቦሮን ካርቦይድ ኖዝሎች ከፍተኛ ግፊት ያላቸውን የአሸዋ ብሌስቲክ መሳሪያዎችን ዕድሜ ከ3 ወር ወደ 2 ዓመት ያራዝማሉ፣ ይህም የጥገና ወጪዎችን በ80% ይቀንሳል። በኑክሌር ኃይል፣ በፀሐይ ሴሎች እና በሌሎች መስኮች አጠቃቀማቸውም በፍጥነት እየሰፋ ነው።

2. የገበያ መጠን እና የፖሊሲ ትርፍ

ዓለም አቀፉ የቦሮን ካርቦይድ ገበያ በ2025 ከነበረበት 180 ሚሊዮን ዶላር ወደ 2030 320 ሚሊዮን ዶላር እንደሚያድግ ይጠበቃል፣ ይህም የ9.5% CAGRን ይወክላል። በዓለም ላይ ትልቁ አምራች እንደመሆኗ መጠን ቻይና በፖሊሲ ድጋፍ እና በቴክኖሎጂ ግኝቶች የኢንዱስትሪውን ግንባር ቀደም ቦታ እየተቆጣጠረች ነው።

የስፓርክ ፕላዝማ ሲንቴሪንግ (SPCS) ቴክኖሎጂ የቦሮን ካርቦይድ ቁሳቁሶችን ከላቦራቶሪ ወደ ኢንዱስትሪ ልማት እየመራ ነው። በጥንካሬ፣ በሙቀት መረጋጋት እና በኒውትሮን መምጠጥ ረገድ ያለው የላቀ አፈፃፀም ለመከላከያ፣ ለኢነርጂ እና ለኤሌክትሮኒክስ አካላት አስጨናቂ መፍትሄዎችን ይሰጣል። በቴክኖሎጂ እድገቶች እና በፖሊሲ ድጋፍ፣ ቦሮን ካርቦይድ፣ ይህ “ጥቁር አልማዝ” በብዙ አፕሊኬሽኖች ውስጥ ያለምንም ጥርጥር ያበራል፣ የሰውን የቴክኖሎጂ እድገት ከሚያስከትሉት ቁልፍ ቁሳቁሶች አንዱ ይሆናል።