ਬੋਰਾਨ ਕਾਰਬਾਈਡ ਦੀ ਸਪਾਰਕ ਪਲਾਜ਼ਮਾ ਸਿੰਟਰਿੰਗ: ਰਵਾਇਤੀ ਸਿੰਟਰਿੰਗ ਵਿੱਚ ਇੱਕ ਇਨਕਲਾਬੀ "ਕਾਲੀ ਤਕਨਾਲੋਜੀ" ਸਫਲਤਾ।
ਪਦਾਰਥ ਵਿਗਿਆਨ ਦੇ ਖੇਤਰ ਵਿੱਚ,ਬੋਰਾਨ ਕਾਰਬਾਈਡ (B4C), ਜਿਸਨੂੰ ਇਸਦੀ ਉੱਚ ਕਠੋਰਤਾ, ਘੱਟ ਘਣਤਾ, ਪਹਿਨਣ ਪ੍ਰਤੀਰੋਧ, ਅਤੇ ਨਿਊਟ੍ਰੋਨ ਸੋਖਣ ਸਮਰੱਥਾ ਦੇ ਕਾਰਨ "ਕਾਲਾ ਹੀਰਾ" ਵਜੋਂ ਜਾਣਿਆ ਜਾਂਦਾ ਹੈ, ਬੁਲੇਟਪਰੂਫ ਆਰਮਰ, ਪ੍ਰਮਾਣੂ ਉਦਯੋਗ ਅਤੇ ਏਰੋਸਪੇਸ ਵਰਗੇ ਉੱਚ-ਅੰਤ ਦੇ ਖੇਤਰਾਂ ਵਿੱਚ ਵਿਆਪਕ ਤੌਰ 'ਤੇ ਵਰਤਿਆ ਜਾਂਦਾ ਹੈ। ਹਾਲਾਂਕਿ, ਰਵਾਇਤੀ ਸਿੰਟਰਿੰਗ ਪ੍ਰਕਿਰਿਆਵਾਂ (ਜਿਵੇਂ ਕਿ ਦਬਾਅ ਰਹਿਤ ਸਿੰਟਰਿੰਗ ਅਤੇ ਗਰਮ ਦਬਾਉਣ ਵਾਲੀ ਸਿੰਟਰਿੰਗ) ਉੱਚ ਸਿੰਟਰਿੰਗ ਤਾਪਮਾਨ, ਲੰਬੇ ਸਿੰਟਰਿੰਗ ਸਮੇਂ, ਅਤੇ ਆਸਾਨ ਅਨਾਜ ਮੋਟਾ ਕਰਨ ਵਰਗੀਆਂ ਚੁਣੌਤੀਆਂ ਦਾ ਸਾਹਮਣਾ ਕਰਦੀਆਂ ਹਨ, ਜੋ ਬੋਰਾਨ ਕਾਰਬਾਈਡ ਪ੍ਰਦਰਸ਼ਨ ਵਿੱਚ ਹੋਰ ਸੁਧਾਰਾਂ ਨੂੰ ਸੀਮਤ ਕਰਦੀਆਂ ਹਨ। ਹਾਲ ਹੀ ਦੇ ਸਾਲਾਂ ਵਿੱਚ, ਸਪਾਰਕ ਪਲਾਜ਼ਮਾ ਸਿੰਟਰਿੰਗ (SPS) ਤਕਨਾਲੋਜੀ, ਇਸਦੇ ਘੱਟ ਤਾਪਮਾਨ, ਤੇਜ਼ ਗਤੀ ਅਤੇ ਉੱਚ ਕੁਸ਼ਲਤਾ ਦੇ ਨਾਲ, ਬੋਰਾਨ ਕਾਰਬਾਈਡ ਲਈ ਇੱਕ ਗਰਮ ਖੋਜ ਖੇਤਰ ਬਣ ਗਈ ਹੈ, ਇਸ ਸੁਪਰਹਾਰਡ ਸਮੱਗਰੀ ਦੀਆਂ ਐਪਲੀਕੇਸ਼ਨ ਸੀਮਾਵਾਂ ਨੂੰ ਮੁੜ ਆਕਾਰ ਦਿੰਦੀ ਹੈ।
I. SPS ਤਕਨਾਲੋਜੀ: ਸਿੰਟਰਿੰਗ ਲਈ ਇੱਕ ਇਨਕਲਾਬੀ ਨਵਾਂ ਪੈਰਾਡਾਈਮ
ਐਸਪੀਐਸ ਤਕਨਾਲੋਜੀ ਪਲਸਡ ਕਰੰਟ, ਮਕੈਨੀਕਲ ਦਬਾਅ, ਅਤੇ ਥਰਮਲ ਫੀਲਡ ਦੇ ਸਹਿਯੋਗੀ ਪ੍ਰਭਾਵ ਦੁਆਰਾ ਬੋਰਾਨ ਕਾਰਬਾਈਡ ਦੇ ਤੇਜ਼ੀ ਨਾਲ ਘਣੀਕਰਨ ਨੂੰ ਪ੍ਰਾਪਤ ਕਰਦੀ ਹੈ। ਇਸਦਾ ਮੁੱਖ ਸਿਧਾਂਤ ਇਸ ਵਿੱਚ ਹੈ:
ਪਲਾਜ਼ਮਾ ਐਕਟੀਵੇਸ਼ਨ: ਪਲਸਡ ਕਰੰਟ ਇੰਟਰਪਾਰਟੀਕਲ ਗੈਪ ਵਿੱਚ ਤੁਰੰਤ ਉੱਚ-ਤਾਪਮਾਨ ਵਾਲਾ ਪਲਾਜ਼ਮਾ ਪੈਦਾ ਕਰਦਾ ਹੈ, ਸਤ੍ਹਾ ਦੇ ਆਕਸਾਈਡਾਂ ਨੂੰ ਹਟਾਉਂਦਾ ਹੈ ਅਤੇ ਪਰਮਾਣੂ ਪ੍ਰਸਾਰ ਨੂੰ ਉਤਸ਼ਾਹਿਤ ਕਰਦਾ ਹੈ।
ਜੂਲ ਹੀਟਿੰਗ ਅਤੇ ਤਾਪਮਾਨ ਗਰੇਡੀਐਂਟ: ਬਿਜਲੀ ਦਾ ਕਰੰਟ ਗ੍ਰੇਫਾਈਟ ਮੋਲਡ ਰਾਹੀਂ ਜੂਲ ਹੀਟਿੰਗ ਪੈਦਾ ਕਰਦਾ ਹੈ, ਅਤੇ ਤਾਪਮਾਨ ਤੇਜ਼ੀ ਨਾਲ ਵਧਦਾ ਹੈ (600℃/ਮਿੰਟ ਤੱਕ), ਇੱਕ ਤਾਪਮਾਨ ਗਰੇਡੀਐਂਟ ਬਣਾਉਂਦਾ ਹੈ ਜੋ ਘਣਤਾ ਨੂੰ ਤੇਜ਼ ਕਰਦਾ ਹੈ ਅਤੇ ਅਨਾਜ ਦੇ ਵਾਧੇ ਨੂੰ ਰੋਕਦਾ ਹੈ।
ਇਲੈਕਟ੍ਰਿਕ ਫੀਲਡ ਅਸਿਸਟਡ ਡਿਫਿਊਜ਼ਨ: ਇਲੈਕਟ੍ਰਿਕ ਫੀਲਡ ਸਿੰਟਰਿੰਗ ਐਕਟੀਵੇਸ਼ਨ ਊਰਜਾ ਨੂੰ ਘਟਾਉਂਦਾ ਹੈ, ਜਿਸ ਨਾਲ ਬੋਰਾਨ ਕਾਰਬਾਈਡ 1700-2100℃ 'ਤੇ ਉੱਚ ਘਣਤਾ (>95%) ਪ੍ਰਾਪਤ ਕਰ ਸਕਦਾ ਹੈ, ਜੋ ਕਿ ਰਵਾਇਤੀ ਪ੍ਰਕਿਰਿਆ ਨਾਲੋਂ 300-500℃ ਘੱਟ ਹੈ।
ਰਵਾਇਤੀ ਸਿੰਟਰਿੰਗ ਦੇ ਮੁਕਾਬਲੇ, SPS ਦੁਆਰਾ ਤਿਆਰ ਕੀਤੇ ਗਏ ਬੋਰਾਨ ਕਾਰਬਾਈਡ ਵਿੱਚ ਬਾਰੀਕ ਅਨਾਜ (ਨੈਨੋ ਤੋਂ ਮਾਈਕ੍ਰੋਨ ਸਕੇਲ) ਅਤੇ ਉੱਤਮ ਮਕੈਨੀਕਲ ਗੁਣ ਹੁੰਦੇ ਹਨ। ਉਦਾਹਰਨ ਲਈ, 1600℃ ਅਤੇ 300MPa ਉੱਚ ਦਬਾਅ 'ਤੇ, SPS ਦੁਆਰਾ ਤਿਆਰ ਕੀਤੇ ਗਏ ਬੋਰਾਨ ਕਾਰਬਾਈਡ ਦੀ ਫ੍ਰੈਕਚਰ ਕਠੋਰਤਾ 5.56MPa・m¹/² ਤੱਕ ਵਧਾ ਦਿੱਤੀ ਜਾਂਦੀ ਹੈ, ਅਤੇ ਗਤੀਸ਼ੀਲ ਕਠੋਰਤਾ ਵਿੱਚ ਕਾਫ਼ੀ ਵਾਧਾ ਹੁੰਦਾ ਹੈ।
II. ਤਕਨੀਕੀ ਸਫਲਤਾ: ਪ੍ਰਯੋਗਸ਼ਾਲਾ ਤੋਂ ਉਦਯੋਗੀਕਰਨ ਤੱਕ ਦੀ ਮੁੱਖ ਛਾਲ
1. ਪੈਰਾਮੀਟਰ ਔਪਟੀਮਾਈਜੇਸ਼ਨ ਅਤੇ ਮਾਈਕ੍ਰੋਸਟ੍ਰਕਚਰ ਕੰਟਰੋਲ
ਤਾਪਮਾਨ ਅਤੇ ਦਬਾਅ ਤਾਲਮੇਲ: ਖੋਜ ਨੇ ਪਾਇਆ ਹੈ ਕਿ ਘੱਟ ਤਾਪਮਾਨ (1700-2000℃) 'ਤੇ, ਕਣਾਂ ਦੀ ਸੀਮਾ ਖਿਸਕਣ ਨਾਲ ਮੁੱਖ ਤੌਰ 'ਤੇ ਘਣਤਾ ਆਉਂਦੀ ਹੈ, ਜਦੋਂ ਕਿ ਉੱਚ ਤਾਪਮਾਨ (>2000℃) 'ਤੇ, ਡਿਸਲੋਕੇਸ਼ਨ ਚੜ੍ਹਾਈ ਪ੍ਰਮੁੱਖ ਹੁੰਦੀ ਹੈ। ਹੀਟਿੰਗ ਦਰ ਅਤੇ ਦਬਾਅ ਨੂੰ ਸਹੀ ਢੰਗ ਨਾਲ ਨਿਯੰਤਰਿਤ ਕਰਕੇ, ਅਨਾਜ ਦੇ ਆਕਾਰ ਨੂੰ 4μm ਤੋਂ ਨੈਨੋਮੀਟਰ ਪੈਮਾਨੇ ਤੱਕ ਸਹੀ ਢੰਗ ਨਾਲ ਨਿਯੰਤਰਿਤ ਕੀਤਾ ਜਾ ਸਕਦਾ ਹੈ।
ਸਿੰਟਰਿੰਗ ਏਡਜ਼ ਦੇ ਨਵੀਨਤਾਕਾਰੀ ਉਪਯੋਗ: Al, SiC, ਅਤੇ ਗ੍ਰਾਫੀਨ ਵਰਗੇ ਐਡਿਟਿਵ ਜੋੜਨ ਨਾਲ ਪ੍ਰਦਰਸ਼ਨ ਨੂੰ ਹੋਰ ਅਨੁਕੂਲ ਬਣਾਇਆ ਜਾ ਸਕਦਾ ਹੈ। ਉਦਾਹਰਣ ਵਜੋਂ, 1.5% ਗ੍ਰਾਫੀਨ (GPLs) ਵਾਲੇ B4C/SiC/Al ਮਲਟੀਫੇਜ਼ ਸਿਰੇਮਿਕਸ ਫ੍ਰੈਕਚਰ ਦੀ ਮਜ਼ਬੂਤੀ ਵਿੱਚ 25.6% ਵਾਧਾ ਅਤੇ ਲਚਕਦਾਰ ਤਾਕਤ ਵਿੱਚ 99% ਵਾਧਾ ਦਰਸਾਉਂਦੇ ਹਨ।
2. ਕਾਰਜਸ਼ੀਲ ਤੌਰ 'ਤੇ ਗ੍ਰੇਡ ਕੀਤੀਆਂ ਸਮੱਗਰੀਆਂ ਦਾ ਇੱਕ-ਪੜਾਅ ਨਿਰਮਾਣ
ਨੈਪੋ ਮਟੀਰੀਅਲਜ਼ ਟੀਮ ਨੇ ਪਹਿਲੀ ਵਾਰ SPS ਤਕਨਾਲੋਜੀ ਦੀ ਵਰਤੋਂ ਕਰਦੇ ਹੋਏ B4C/Al ਫੰਕਸ਼ਨਲੀ ਗ੍ਰੇਡਡ ਸਮੱਗਰੀ ਦੀ ਇੱਕ-ਪੜਾਅ ਵਾਲੀ ਸਿੰਟਰਿੰਗ ਪ੍ਰਾਪਤ ਕੀਤੀ ਹੈ। ਇਹ ਸਮੱਗਰੀ ਸ਼ੁੱਧ B4C (ਕਠੋਰਤਾ 32 GPa) ਤੋਂ ਸ਼ੁੱਧ Al (ਕਠੋਰਤਾ 1 GPa) ਵਿੱਚ ਇੱਕ ਗਰੇਡੀਐਂਟ ਤਬਦੀਲੀ ਪ੍ਰਾਪਤ ਕਰਦੀ ਹੈ, ਵੱਡੇ ਪਿਘਲਣ ਬਿੰਦੂ ਅੰਤਰਾਂ ਅਤੇ ਰਵਾਇਤੀ ਪ੍ਰਕਿਰਿਆਵਾਂ ਵਿੱਚ ਅਸ਼ੁੱਧਤਾ ਪੜਾਵਾਂ ਦੇ ਆਸਾਨ ਗਠਨ ਦੀਆਂ ਸਮੱਸਿਆਵਾਂ ਨੂੰ ਸਫਲਤਾਪੂਰਵਕ ਹੱਲ ਕਰਦੀ ਹੈ, ਬੁਲੇਟਪਰੂਫ ਆਰਮਰ ਅਤੇ ਉੱਚ ਥਰਮਲ ਚਾਲਕਤਾ ਵਾਲੇ ਮਿਸ਼ਰਿਤ ਸਮੱਗਰੀ ਲਈ ਨਵੇਂ ਵਿਚਾਰ ਪ੍ਰਦਾਨ ਕਰਦੀ ਹੈ।
3. ਅਤਿਅੰਤ ਵਾਤਾਵਰਣਾਂ ਵਿੱਚ ਪ੍ਰਦਰਸ਼ਨ ਸਫਲਤਾ
ਪ੍ਰਮਾਣੂ ਉਦਯੋਗ ਵਿੱਚ, SPS-ਤਿਆਰ B4C ਨਿਊਟ੍ਰੋਨ ਸੋਖਕ 99.9% ਦੀ ਸ਼ੁੱਧਤਾ ਪ੍ਰਾਪਤ ਕਰਦੇ ਹਨ, ਸ਼ਾਨਦਾਰ ਰੇਡੀਏਸ਼ਨ ਪ੍ਰਤੀਰੋਧ ਪ੍ਰਦਰਸ਼ਿਤ ਕਰਦੇ ਹਨ, ਅਤੇ ਰਹਿੰਦ-ਖੂੰਹਦ ਦੇ ਨਿਪਟਾਰੇ ਦੀ ਲਾਗਤ ਰਵਾਇਤੀ ਕੈਡਮੀਅਮ-ਅਧਾਰਤ ਸਮੱਗਰੀਆਂ ਦੇ ਸਿਰਫ ਪੰਜਵੇਂ ਹਿੱਸੇ ਦੇ ਬਰਾਬਰ ਹੁੰਦੀ ਹੈ। ਏਰੋਸਪੇਸ ਉਦਯੋਗ ਵਿੱਚ, ਬੋਰਾਨ ਕਾਰਬਾਈਡ/ਐਲੂਮੀਨੀਅਮ ਕੰਪੋਜ਼ਿਟ ਸਮੱਗਰੀ ਟਰਬੋਫੈਨ ਇੰਜਣ ਦੀ ਮੋਹਰੀ ਸੁਰੱਖਿਆ ਪਲੇਟਾਂ ਦੇ ਭਾਰ ਨੂੰ 40% ਘਟਾਉਂਦੀ ਹੈ ਅਤੇ ਬਾਲਣ ਕੁਸ਼ਲਤਾ ਵਿੱਚ 2.3% ਸੁਧਾਰ ਕਰਦੀ ਹੈ।
III. ਉਦਯੋਗ ਦੀਆਂ ਸੰਭਾਵਨਾਵਾਂ: ਟ੍ਰਿਲੀਅਨ ਡਾਲਰ ਦੇ ਬਾਜ਼ਾਰ ਵਿੱਚ ਇੱਕ ਨਵਾਂ ਨੀਲਾ ਸਮੁੰਦਰ
1. ਸਾਰੇ ਖੇਤਰਾਂ ਵਿੱਚ ਐਪਲੀਕੇਸ਼ਨਾਂ ਵਧ-ਫੁੱਲ ਰਹੀਆਂ ਹਨ।
ਰੱਖਿਆ ਅਤੇ ਫੌਜੀ ਉਦਯੋਗ: ਅਮਰੀਕੀ ਫੌਜ ਦੇ ਓਸਪ੍ਰੇ ਟਰਾਂਸਪੋਰਟ ਜਹਾਜ਼ B4C ਕੰਪੋਜ਼ਿਟ ਆਰਮਰ ਦੀ ਵਰਤੋਂ ਕਰਦੇ ਹਨ, ਜੋ ਭਾਰ 40% ਘਟਾਉਂਦੇ ਹਨ ਅਤੇ ਰਵਾਇਤੀ ਸਟੀਲ ਆਰਮਰ ਨਾਲੋਂ ਉੱਤਮ ਸੁਰੱਖਿਆ ਪ੍ਰਦਾਨ ਕਰਦੇ ਹਨ।
ਸੈਮੀਕੰਡਕਟਰ ਅਤੇ ਇਲੈਕਟ੍ਰਾਨਿਕਸ: ਬੋਰੋਨ ਕਾਰਬਾਈਡ ਵੇਫਰ ਸਟੇਜ ਫਲੈਟਨੈੱਸ ਗਲਤੀ < 1μm, EUV ਲਿਥੋਗ੍ਰਾਫੀ ਮਸ਼ੀਨਾਂ ਦੀਆਂ ਅਤਿ-ਉੱਚ ਸ਼ੁੱਧਤਾ ਜ਼ਰੂਰਤਾਂ ਨੂੰ ਪੂਰਾ ਕਰਦੀ ਹੈ। Zhihe ਨਵੀਂ ਸਮੱਗਰੀ ਦੀ ਘੱਟ-ਤਾਪਮਾਨ ਸਿੰਟਰਿੰਗ ਤਕਨਾਲੋਜੀ B4C ਸਿੰਟਰਿੰਗ ਤਾਪਮਾਨ ਨੂੰ 1950℃ ਤੱਕ ਘਟਾਉਂਦੀ ਹੈ, ਜਿਸ ਨਾਲ ਸੈਮੀਕੰਡਕਟਰ ਪਾਲਿਸ਼ਿੰਗ ਪੈਡ ਖੇਤਰ ਵਿੱਚ ਇਸਦੀ ਵਰਤੋਂ ਵਧਦੀ ਹੈ।
ਨਵੀਂ ਊਰਜਾ ਅਤੇ ਵਾਤਾਵਰਣ ਸੁਰੱਖਿਆ: ਬੋਰੋਨ ਕਾਰਬਾਈਡ ਨੋਜ਼ਲ ਉੱਚ-ਦਬਾਅ ਵਾਲੇ ਸੈਂਡਬਲਾਸਟਿੰਗ ਉਪਕਰਣਾਂ ਦੀ ਉਮਰ 3 ਮਹੀਨਿਆਂ ਤੋਂ 2 ਸਾਲ ਤੱਕ ਵਧਾਉਂਦੇ ਹਨ, ਜਿਸ ਨਾਲ ਰੱਖ-ਰਖਾਅ ਦੀ ਲਾਗਤ 80% ਘਟਦੀ ਹੈ।ਪਰਮਾਣੂ ਊਰਜਾ, ਸੂਰਜੀ ਸੈੱਲਾਂ ਅਤੇ ਹੋਰ ਖੇਤਰਾਂ ਵਿੱਚ ਉਨ੍ਹਾਂ ਦੀ ਵਰਤੋਂ ਵੀ ਤੇਜ਼ੀ ਨਾਲ ਵਧ ਰਹੀ ਹੈ।
2. ਮਾਰਕੀਟ ਦਾ ਆਕਾਰ ਅਤੇ ਨੀਤੀ ਲਾਭਅੰਸ਼
ਗਲੋਬਲ ਬੋਰਾਨ ਕਾਰਬਾਈਡ ਬਾਜ਼ਾਰ 2025 ਵਿੱਚ $180 ਮਿਲੀਅਨ ਤੋਂ ਵਧ ਕੇ 2030 ਵਿੱਚ $320 ਮਿਲੀਅਨ ਹੋਣ ਦਾ ਅਨੁਮਾਨ ਹੈ, ਜੋ ਕਿ 9.5% ਦੇ CAGR ਨੂੰ ਦਰਸਾਉਂਦਾ ਹੈ। ਦੁਨੀਆ ਦੇ ਸਭ ਤੋਂ ਵੱਡੇ ਉਤਪਾਦਕ ਹੋਣ ਦੇ ਨਾਤੇ, ਚੀਨ ਨੀਤੀ ਸਹਾਇਤਾ ਅਤੇ ਤਕਨੀਕੀ ਸਫਲਤਾਵਾਂ ਰਾਹੀਂ ਉਦਯੋਗ ਦੀ ਮੋਹਰੀ ਸਥਿਤੀ 'ਤੇ ਕਬਜ਼ਾ ਕਰ ਰਿਹਾ ਹੈ।
ਸਪਾਰਕ ਪਲਾਜ਼ਮਾ ਸਿੰਟਰਿੰਗ (SPCS) ਤਕਨਾਲੋਜੀ ਬੋਰਾਨ ਕਾਰਬਾਈਡ ਸਮੱਗਰੀ ਨੂੰ ਪ੍ਰਯੋਗਸ਼ਾਲਾ ਤੋਂ ਉਦਯੋਗੀਕਰਨ ਵੱਲ ਲੈ ਜਾ ਰਹੀ ਹੈ। ਕਠੋਰਤਾ, ਥਰਮਲ ਸਥਿਰਤਾ, ਅਤੇ ਨਿਊਟ੍ਰੋਨ ਸੋਖਣ ਵਿੱਚ ਇਸਦਾ ਉੱਤਮ ਪ੍ਰਦਰਸ਼ਨ ਰੱਖਿਆ, ਊਰਜਾ ਅਤੇ ਇਲੈਕਟ੍ਰਾਨਿਕਸ ਲਈ ਵਿਘਨਕਾਰੀ ਹੱਲ ਪ੍ਰਦਾਨ ਕਰਦਾ ਹੈ। ਤਕਨੀਕੀ ਤਰੱਕੀ ਅਤੇ ਨੀਤੀ ਸਹਾਇਤਾ ਦੇ ਨਾਲ, ਬੋਰਾਨ ਕਾਰਬਾਈਡ, ਇਹ "ਕਾਲਾ ਹੀਰਾ", ਬਿਨਾਂ ਸ਼ੱਕ ਹੋਰ ਵੀ ਐਪਲੀਕੇਸ਼ਨਾਂ ਵਿੱਚ ਚਮਕੇਗਾ, ਮਨੁੱਖੀ ਤਕਨੀਕੀ ਤਰੱਕੀ ਨੂੰ ਚਲਾਉਣ ਵਾਲੀ ਮੁੱਖ ਸਮੱਗਰੀ ਵਿੱਚੋਂ ਇੱਕ ਬਣ ਜਾਵੇਗਾ।