Sintéiriú plasma spréach ar charbaíd bóróin: Dul chun cinn réabhlóideach “teicneolaíochta dubh” i sintéiriú traidisiúnta.
I réimse na heolaíochta ábhar,carbóid bhóróin (B4C), ar a dtugtar “diamant dubh” mar gheall ar a chruas ard, a dhlús íseal, a fhriotaíocht in aghaidh caitheamh, agus a chumas ionsúcháin neodrón, úsáidtear go forleathan é i réimsí ard-deireadh ar nós armúr piléardhíonach, tionscal núicléach, agus aeraspás. Mar sin féin, tá dúshláin roimh phróisis shintéirithe traidisiúnta (amhail sintéiriú gan bhrú agus sintéiriú brú te) amhail teochtaí arda shintéirithe, amanna sintéirithe fada, agus garbhú gráin éasca, rud a chuireann srian le feabhsuithe breise i bhfeidhmíocht charbaíd bóróin. Le blianta beaga anuas, tá teicneolaíocht shintéirithe plasma spréacha (SPS), lena teocht íseal, a luas tapa, agus a héifeachtúlacht ard, ina réimse taighde te do charbaíd bóróin, ag athmhúnlú teorainneacha feidhme an ábhair sár-chrua seo.
I. Teicneolaíocht SPS: Paraidím Réabhlóideach Nua le haghaidh Sintéirithe
Baintear dlúthú tapa ar charbaíd bóróin amach le teicneolaíocht SPS trí éifeacht sineirgisteach srutha cuislithe, brú meicniúil, agus réimse teirmeach. Tá a phrionsabal lárnach mar seo a leanas:
Gníomhachtú plasma: Gineann sruth cuisleach plasma ardteochta meandarach sna bearnaí idir na cáithníní, ag baint ocsaídí dromchla agus ag cur chun cinn idirleathadh adamhach.
Téamh Joule agus grádán teochta: Gineann an sruth leictreach téamh Joule tríd an múnla graifíte, agus ardaíonn an teocht go tapa (suas le 600 ℃/nóim), rud a chruthaíonn grádán teochta a luasghéaraíonn dlúthú agus a chuireann cosc ar fhás gráin.
Idirleathadh le Cúnamh Réimse Leictrigh: Laghdaíonn an réimse leictreach an fuinneamh gníomhachtaithe sintéirithe, rud a chuireann ar chumas charbaíd bóróin dlús ard (>95%) a bhaint amach ag 1700-2100 ℃, atá 300-500 ℃ níos ísle ná an próiseas traidisiúnta.
I gcomparáid le sintéiriú traidisiúnta, tá gráinní níos míne (scála nana go micrón) agus airíonna meicniúla níos fearr ag cairbíd bóróin ullmhaithe le SPS. Mar shampla, ag 1600 ℃ agus brú ard 300MPa, méadaítear diana briste cairbíd bóróin ullmhaithe le SPS go 5.56MPa・m¹/², agus feabhsaítear an diana dinimiciúil go suntasach.
II. Dul Chun Cinn Teicneolaíoch: An Léim Phríomhúil ón tSaotharlann go dtí an Tionsclaíocht
1. Uasmhéadú Paraiméadar agus Rialú Micreastruchtúir
Sinergíocht Teochta agus Brú: Fuair taighde amach go mbíonn dlúsú mar thoradh ar shleamhnú teorann na gcáithníní ag teochtaí ísle (1700-2000℃), agus go mbíonn dreapadh díláithrithe i réim ag teochtaí arda (>2000℃). Trí rialú beacht a dhéanamh ar an ráta téimh agus ar an mbrú, is féidir méid na ngrán a rialú go cruinn ó 4μm go dtí an scála nanaiméadar.
Feidhmeanna Nuálacha Cúnamh Sintéirithe: Is féidir feidhmíocht a bharrfheabhsú tuilleadh trí bhreiseáin amhail Al, SiC, agus graifín a chur leis. Mar shampla, léiríonn criadóireacht ilchéime B4C/SiC/Al le 1.5% graifín (GPLanna) méadú 25.6% ar dhianacht briste agus méadú 99% ar neart lúbthachta.
2. Déantúsaíocht aonchéime d’ábhair ghrádaithe go feidhmiúil
Den chéad uair riamh, tá sintéiriú aonchéime bainte amach ag foireann Ábhair Napo ar ábhair ghrádaithe feidhmiúla B4C/Al ag baint úsáide as teicneolaíocht SPS. Baintear amach aistriú grádáin leis an ábhar seo ó B4C íon (cruas 32 GPa) go Al íon (cruas 1 GPa), rud a réitíonn fadhbanna difríochtaí móra pointe leá agus foirmiú éasca céimeanna eisíontas i bpróisis thraidisiúnta go rathúil, rud a sholáthraíonn smaointe nua le haghaidh armúr piléardhíonach agus ábhair chomhchodacha seoltachta teirmeach ard.
3. Ceannródaíocht i bhFeidhmíocht i dTimpeallachtaí Foircneacha
Sa tionscal núicléach, baintear íonacht 99.9% amach ag ionsúirí neodrón B4C ullmhaithe le SPS, taispeánann siad friotaíocht radaíochta den scoth, agus tá costais diúscartha dramhaíola acu nach bhfuil ach an cúigiú cuid de chostais ábhar traidisiúnta bunaithe ar caidmiam. Sa tionscal aeraspáis, laghdaíonn ábhair chomhchodacha cairbíd bóróin/alúmanaim meáchan plátaí cosanta imeall ceannródaíocha innill turba-fan faoi 40% agus feabhsaíonn siad éifeachtúlacht breosla faoi 2.3%.
III. Ionchais Tionscail: Aigéan Gorm Nua i Margadh Trilliún Dollar
1. Tá borradh faoi iarratais i ngach réimse.
Tionscal Cosanta agus Míleata: Úsáideann aerárthach iompair Osprey mhíleata na SA armúr ilchodach B4C, rud a laghdaíonn meáchan 40% agus a sholáthraíonn cosaint níos fearr ná armúr cruach traidisiúnta.
Leathsheoltóirí agus Leictreonaic: Earráid cothromaíochta céime sceallóga charbaíd bóróin < 1μm, ag comhlíonadh riachtanais ardchruinnis mheaisíní litagrafaíochta EUV. Laghdaíonn teicneolaíocht shintéirithe ísealteochta Zhihe New Materials an teocht shintéirithe B4C go 1950 ℃, rud a chuireann dlús lena feidhmchlár i réimse ceap snasta leathsheoltóra.
Fuinneamh Nua agus Cosaint Chomhshaoil: Síneann soic charbaíd bhóróin saolré trealaimh gaineamhphléasctha ardbhrú ó 3 mhí go 2 bhliain, rud a laghdaíonn costais chothabhála faoi 80%. Tá a n-úsáid i bhfuinneamh núicléach, i gcealla gréine, agus i réimsí eile ag leathnú go mear freisin.
2. Méid an Mhargaidh agus Díbhinní Polasaí
Táthar ag súil go bhfásfaidh margadh domhanda charbaídí bóróin ó $180 milliún in 2025 go $320 milliún in 2030, rud a léiríonn CAGR de 9.5%. Mar an táirgeoir is mó ar domhan, tá an tSín ag glacadh seasamh ceannródaíoch an tionscail trí thacaíocht beartais agus dul chun cinn teicneolaíochta.
Tá teicneolaíocht shintéirithe plasma spréacha (SPCS) ag treorú ábhar cairbíde bóróin ón tsaotharlann go dtí an tionsclaíocht. Soláthraíonn a fheidhmíocht shármhaith i gcruas, i gcobhsaíocht theirmeach, agus in ionsú neodrón réitigh réabhlóideacha do chosaint, fuinneamh, agus leictreonaic. Le dul chun cinn teicneolaíochta agus tacaíocht beartais, gan dabht beidh cairbíd bóróin, an “diamant dubh” seo, ag lonrú i níos mó feidhmchlár fós, agus beidh sé ar cheann de na hábhair is tábhachtaí a thiomáinfidh dul chun cinn teicneolaíochta an duine.