ໂບຣອນຄາໄບດ໌ເຮັດໃຫ້ເກີດຄວາມກ້າວໜ້າທາງການປະຕິວັດ

ການເຜົາໄໝ້ດ້ວຍພລາສມາສະປະລິດຂອງໂບຣອນຄາໄບ: ຄວາມກ້າວໜ້າອັນໃໝ່ຂອງ “ເທັກໂນໂລຢີສີດຳ” ໃນການເຜົາໄໝ້ແບບດັ້ງເດີມ.
ໃນສາຂາວິທະຍາສາດວັດສະດຸ,ໂບຣອນຄາໄບ (B4C), ເຊິ່ງເອີ້ນວ່າ "ເພັດສີດຳ" ເນື່ອງຈາກມີຄວາມແຂງສູງ, ຄວາມໜາແໜ້ນຕ່ຳ, ຄວາມຕ້ານທານການສວມໃສ່, ແລະ ຄວາມສາມາດໃນການດູດຊຶມນິວຕຣອນ, ຖືກນໍາໃຊ້ຢ່າງກວ້າງຂວາງໃນຂົງເຂດລະດັບສູງເຊັ່ນ: ເກາະປ້ອງກັນລູກປືນ, ອຸດສາຫະກໍານິວເຄຼຍ, ແລະ ການບິນອະວະກາດ. ຢ່າງໃດກໍຕາມ, ຂະບວນການເຜົາໄໝ້ແບບດັ້ງເດີມ (ເຊັ່ນ: ການເຜົາໄໝ້ແບບບໍ່ມີຄວາມກົດດັນ ແລະ ການເຜົາໄໝ້ແບບກົດຮ້ອນ) ປະເຊີນກັບສິ່ງທ້າທາຍຕ່າງໆເຊັ່ນ: ອຸນຫະພູມເຜົາໄໝ້ສູງ, ເວລາເຜົາໄໝ້ທີ່ຍາວນານ, ແລະ ການຫຍາບເມັດງ່າຍ, ເຊິ່ງຈໍາກັດການປັບປຸງຕື່ມອີກໃນປະສິດທິພາບຂອງໂບຣອນຄາໄບ. ໃນຊຸມປີມໍ່ໆມານີ້, ເຕັກໂນໂລຊີການເຜົາໄໝ້ດ້ວຍສະປະກາຍພລາສມາ (SPS), ດ້ວຍອຸນຫະພູມຕໍ່າ, ຄວາມໄວໄວ, ແລະ ປະສິດທິພາບສູງ, ໄດ້ກາຍເປັນພື້ນທີ່ຄົ້ນຄວ້າທີ່ຮ້ອນແຮງສໍາລັບໂບຣອນຄາໄບ, ເຊິ່ງໄດ້ປ່ຽນແປງຂອບເຂດການນໍາໃຊ້ຂອງວັດສະດຸແຂງນີ້.

I. ເຕັກໂນໂລຊີ SPS: ຮູບແບບໃໝ່ທີ່ປະຕິວັດສຳລັບການເຜົາໄໝ້

ເທັກໂນໂລຢີ SPS ເຮັດໃຫ້ເກີດຄວາມໜາແໜ້ນຢ່າງໄວວາຂອງໂບຣອນຄາໄບດ໌ ຜ່ານຜົນກະທົບຮ່ວມກັນຂອງກະແສໄຟຟ້າກະພິບ, ຄວາມກົດດັນທາງກົນຈັກ, ແລະ ສະໜາມຄວາມຮ້ອນ. ຫຼັກການຫຼັກຂອງມັນຢູ່ໃນ:

ການກະຕຸ້ນຂອງພລາສມາ: ກະແສໄຟຟ້າແບບກະພິບສ້າງພລາສມາທີ່ມີອຸນຫະພູມສູງທັນທີໃນຊ່ອງຫວ່າງລະຫວ່າງອະນຸພາກ, ກຳຈັດອົກໄຊດ໌ຂອງໜ້າດິນ ແລະ ສົ່ງເສີມການແຜ່ກະຈາຍຂອງອະຕອມ.

ຄວາມຮ້ອນຂອງຈູນ ແລະ ການປ່ຽນແປງຂອງອຸນຫະພູມ: ກະແສໄຟຟ້າສ້າງຄວາມຮ້ອນຂອງຈູນຜ່ານແມ່ພິມແກຣໄຟ, ແລະ ອຸນຫະພູມຈະເພີ່ມຂຶ້ນຢ່າງໄວວາ (ສູງເຖິງ 600 ℃/ນາທີ), ປະກອບເປັນການປ່ຽນແປງຂອງອຸນຫະພູມທີ່ເລັ່ງຄວາມໜາແໜ້ນ ແລະ ຍັບຍັ້ງການເຕີບໂຕຂອງເມັດພືດ.

ການແຜ່ກະຈາຍດ້ວຍສະໜາມໄຟຟ້າ: ສະໜາມໄຟຟ້າຫຼຸດພະລັງງານການກະຕຸ້ນການເຜົາ, ເຮັດໃຫ້ຄາໄບໂບຣອນສາມາດບັນລຸຄວາມໜາແໜ້ນສູງ (>95%) ຢູ່ທີ່ 1700-2100 ℃, ເຊິ່ງຕໍ່າກວ່າຂະບວນການແບບດັ້ງເດີມ 300-500 ℃.

ເມື່ອປຽບທຽບກັບການເຜົາແບບດັ້ງເດີມ, ຄາໄບໂບຣອນທີ່ກະກຽມໂດຍ SPS ມີເມັດທີ່ລະອຽດກວ່າ (ຂະໜາດນາໂນຫາໄມຄຣອນ) ແລະມີຄຸນສົມບັດທາງກົນຈັກທີ່ດີກວ່າ. ຕົວຢ່າງ, ທີ່ອຸນຫະພູມ 1600°C ແລະ ຄວາມກົດດັນສູງ 300MPa, ຄວາມທົນທານຂອງການແຕກຫັກຂອງຄາໄບໂບຣອນທີ່ກະກຽມໂດຍ SPS ຈະເພີ່ມຂຶ້ນເປັນ 5.56MPa・m¹/², ແລະ ຄວາມທົນທານແບບໄດນາມິກຈະເພີ່ມຂຶ້ນຢ່າງຫຼວງຫຼາຍ.

II. ຄວາມກ້າວໜ້າທາງດ້ານເຕັກໂນໂລຊີ: ບາດກ້າວທີ່ສຳຄັນຈາກຫ້ອງທົດລອງສູ່ອຸດສາຫະກຳ

1. ການເພີ່ມປະສິດທິພາບພາລາມິເຕີ ແລະ ການຄວບຄຸມໂຄງສ້າງຈຸລະພາກ

ການຮ່ວມມືກັນລະຫວ່າງອຸນຫະພູມ ແລະ ຄວາມກົດດັນ: ການຄົ້ນຄວ້າໄດ້ພົບວ່າໃນອຸນຫະພູມຕໍ່າ (1700-2000℃), ການເລື່ອນຂອງຂອບເຂດອະນຸພາກສ່ວນໃຫຍ່ແມ່ນນໍາໄປສູ່ການເຮັດໃຫ້ໜາແໜ້ນ, ໃນຂະນະທີ່ໃນອຸນຫະພູມສູງ (>2000℃), ການເລື່ອນຂຶ້ນຂອງການເຄື່ອນຍ້າຍແມ່ນເດັ່ນ. ໂດຍການຄວບຄຸມອັດຕາຄວາມຮ້ອນ ແລະ ຄວາມກົດດັນຢ່າງຊັດເຈນ, ຂະໜາດຂອງເມັດພືດສາມາດຄວບຄຸມໄດ້ຢ່າງຖືກຕ້ອງຕັ້ງແຕ່ 4μm ຈົນເຖິງຂະໜາດນາໂນແມັດ.

ການນຳໃຊ້ນະວັດຕະກຳຂອງຕົວຊ່ວຍໃນການເຜົາໄໝ້: ການເພີ່ມສານເຕີມແຕ່ງເຊັ່ນ: Al, SiC, ແລະ graphene ສາມາດເພີ່ມປະສິດທິພາບໃຫ້ດີຂຶ້ນ. ຕົວຢ່າງ, ເຊລາມິກຫຼາຍໄລຍະ B4C/SiC/Al ທີ່ມີ graphene 1.5% (GPLs) ສະແດງໃຫ້ເຫັນເຖິງການເພີ່ມຂຶ້ນ 25.6% ໃນຄວາມທົນທານຂອງການແຕກຫັກ ແລະ ການເພີ່ມຂຶ້ນ 99% ໃນຄວາມແຂງແຮງຂອງການບິດງໍ.

2. ການຜະລິດວັດສະດຸທີ່ມີລະດັບໜ້າທີ່ໃນຂັ້ນຕອນດຽວ

ທີມງານ Napo Materials ໄດ້ບັນລຸການເຜົາຜະຫຼິດດ້ວຍຂັ້ນຕອນດຽວຂອງວັດສະດຸທີ່ມີລະດັບໜ້າທີ່ B4C/Al ໂດຍໃຊ້ເທັກໂນໂລຢີ SPS ເປັນຄັ້ງທຳອິດ. ວັດສະດຸນີ້ບັນລຸການຫັນປ່ຽນແບບ gradient ຈາກ B4C ບໍລິສຸດ (ຄວາມແຂງ 32 GPa) ໄປເປັນ Al ບໍລິສຸດ (ຄວາມແຂງ 1 GPa), ແກ້ໄຂບັນຫາຄວາມແຕກຕ່າງຂອງຈຸດລະລາຍຂະໜາດໃຫຍ່ ແລະ ການສ້າງຂັ້ນຕອນຂອງສິ່ງປົນເປື້ອນໄດ້ງ່າຍໃນຂະບວນການແບບດັ້ງເດີມ, ສະໜອງແນວຄວາມຄິດໃໝ່ໆສຳລັບເກາະປ້ອງກັນລູກປືນ ແລະ ວັດສະດຸປະສົມທີ່ມີຄວາມນຳຄວາມຮ້ອນສູງ.

3. ຄວາມກ້າວໜ້າດ້ານປະສິດທິພາບໃນສະພາບແວດລ້ອມທີ່ຮຸນແຮງ

ໃນອຸດສາຫະກຳນິວເຄຼຍ, ຕົວດູດຊຶມນິວຕຣອນ B4C ທີ່ກະກຽມໂດຍ SPS ບັນລຸຄວາມບໍລິສຸດ 99.9%, ສະແດງໃຫ້ເຫັນເຖິງຄວາມຕ້ານທານລັງສີທີ່ດີເລີດ, ແລະ ມີຄ່າໃຊ້ຈ່າຍໃນການກຳຈັດສິ່ງເສດເຫຼືອທີ່ມີພຽງແຕ່ໜຶ່ງສ່ວນຫ້າຂອງວັດສະດຸທີ່ອີງໃສ່ແຄດມຽມແບບດັ້ງເດີມ. ໃນອຸດສາຫະກຳການບິນ, ວັດສະດຸປະສົມໂບຣອນຄາໄບ/ອາລູມິນຽມຊ່ວຍຫຼຸດນ້ຳໜັກຂອງແຜ່ນປ້ອງກັນຊັ້ນນຳຂອງເຄື່ອງຈັກ turbofan ລົງ 40% ແລະ ປັບປຸງປະສິດທິພາບນໍ້າມັນເຊື້ອໄຟລົງ 2.3%.

III. ອະນາຄົດຂອງອຸດສາຫະກໍາ: ມະຫາສະໝຸດສີຟ້າໃໝ່ໃນຕະຫຼາດຫຼາຍພັນລ້ານໂດລາ

1. ແອັບພລິເຄຊັນຕ່າງໆກຳລັງເຕີບໃຫຍ່ຂະຫຍາຍຕົວໃນທຸກຂົງເຂດ.

ອຸດສາຫະກຳປ້ອງກັນປະເທດ ແລະ ການທະຫານ: ເຮືອບິນຂົນສົ່ງ Osprey ຂອງກອງທັບສະຫະລັດໃຊ້ເກາະປະສົມ B4C, ເຊິ່ງຊ່ວຍຫຼຸດນ້ຳໜັກໄດ້ 40% ແລະ ໃຫ້ການປົກປ້ອງທີ່ດີກວ່າເກາະເຫຼັກແບບດັ້ງເດີມ.

ເຄິ່ງຕົວນຳ ແລະ ເອເລັກໂຕຣນິກ: ຄວາມຜິດພາດຂອງຄວາມຮາບພຽງຂອງເວທີເວເຟີໂບຣອນຄາໄບ < 1μm, ຕອບສະໜອງຄວາມຕ້ອງການຄວາມແມ່ນຍຳສູງສຸດຂອງເຄື່ອງຈັກພິມດ້ວຍໂລຫະ EUV. ເທັກໂນໂລຢີການເຜົາໄໝ້ອຸນຫະພູມຕ່ຳຂອງ Zhihe New Materials ຊ່ວຍຫຼຸດຜ່ອນອຸນຫະພູມການເຜົາໄໝ້ B4C ລົງເປັນ 1950℃, ເຊິ່ງຊຸກຍູ້ການນຳໃຊ້ຂອງມັນໃນຂົງເຂດແຜ່ນຂັດເງົາເຄິ່ງຕົວນຳ.

ພະລັງງານໃໝ່ ແລະ ການປົກປ້ອງສິ່ງແວດລ້ອມ: ຫົວສີດໂບຣອນຄາໄບດ໌ຊ່ວຍຍືດອາຍຸການໃຊ້ງານຂອງອຸປະກອນພົ່ນຊາຍຄວາມດັນສູງຈາກ 3 ເດືອນເປັນ 2 ປີ, ຫຼຸດຜ່ອນຄ່າໃຊ້ຈ່າຍໃນການບຳລຸງຮັກສາລົງ 80%. ການນຳໃຊ້ຂອງມັນໃນພະລັງງານນິວເຄຼຍ, ແບັດເຕີຣີແສງອາທິດ ແລະ ຂົງເຂດອື່ນໆກໍ່ກຳລັງຂະຫຍາຍຕົວຢ່າງໄວວາ.

2. ຂະໜາດຕະຫຼາດ ແລະ ເງິນປັນຜົນນະໂຍບາຍ

ຕະຫຼາດໂບຣອນຄາໄບດ໌ທົ່ວໂລກຄາດວ່າຈະເຕີບໂຕຈາກ 180 ລ້ານໂດລາໃນປີ 2025 ເປັນ 320 ລ້ານໂດລາໃນປີ 2030, ເຊິ່ງເປັນຕົວແທນຂອງອັດຕາການເຕີບໂຕປະຈຳປີ (CAGR) 9.5%. ໃນຖານະທີ່ເປັນຜູ້ຜະລິດລາຍໃຫຍ່ທີ່ສຸດໃນໂລກ, ຈີນກຳລັງຍຶດເອົາຕຳແໜ່ງຜູ້ນຳຂອງອຸດສາຫະກຳຜ່ານການສະໜັບສະໜູນນະໂຍບາຍ ແລະ ຄວາມກ້າວໜ້າທາງດ້ານເຕັກໂນໂລຊີ.

ເຕັກໂນໂລຊີການເຜົາໄໝ້ດ້ວຍພລາສມາສະປາກ (SPCS) ກຳລັງນຳພາວັດສະດຸໂບຣອນຄາໄບດ໌ຕັ້ງແຕ່ຫ້ອງທົດລອງຈົນເຖິງອຸດສາຫະກຳ. ປະສິດທິພາບທີ່ດີກວ່າໃນດ້ານຄວາມແຂງ, ຄວາມໝັ້ນຄົງທາງຄວາມຮ້ອນ, ແລະ ການດູດຊຶມນິວຕຣອນ ໃຫ້ວິທີແກ້ໄຂທີ່ປ່ຽນແປງໄດ້ສຳລັບການປ້ອງກັນປະເທດ, ພະລັງງານ, ແລະ ເອເລັກໂຕຣນິກ. ດ້ວຍຄວາມກ້າວໜ້າທາງເຕັກໂນໂລຊີ ແລະ ການສະໜັບສະໜູນນະໂຍບາຍ, ໂບຣອນຄາໄບດ໌, “ເພັດສີດຳ” ນີ້, ຈະສ່ອງແສງໃນການນຳໃຊ້ຫຼາຍຂຶ້ນຢ່າງແນ່ນອນ, ກາຍເປັນໜຶ່ງໃນວັດສະດຸຫຼັກທີ່ຊຸກຍູ້ຄວາມກ້າວໜ້າທາງເຕັກໂນໂລຊີຂອງມະນຸດ.