බෝරෝන් කාබයිඩ් වල ස්පාර්ක් ප්ලාස්මා සින්ටර් කිරීම: සාම්ප්රදායික සින්ටර් කිරීමේ විප්ලවීය "කළු තාක්ෂණය" ඉදිරි ගමනක්.
ද්රව්ය විද්යා ක්ෂේත්රයේ,බෝරෝන් කාබයිඩ් (B4C)එහි ඉහළ දෘඪතාව, අඩු ඝනත්වය, ඇඳුම් ප්රතිරෝධය සහ නියුට්රෝන අවශෝෂණ ධාරිතාව නිසා "කළු දියමන්ති" ලෙස හඳුන්වනු ලබන , වෙඩි නොවදින සන්නාහය, න්යෂ්ටික කර්මාන්තය සහ අභ්යවකාශය වැනි ඉහළ මට්ටමේ ක්ෂේත්රවල බහුලව භාවිතා වේ. කෙසේ වෙතත්, සාම්ප්රදායික සින්ටර් කිරීමේ ක්රියාවලීන් (පීඩන රහිත සින්ටර් කිරීම සහ උණුසුම් පීඩන සින්ටර් කිරීම වැනි) ඉහළ සින්ටර් කිරීමේ උෂ්ණත්වයන්, දිගු සින්ටර් කිරීමේ වේලාවන් සහ පහසු ධාන්ය රළු කිරීම වැනි අභියෝගවලට මුහුණ දෙන අතර බෝරෝන් කාබයිඩ් ක්රියාකාරිත්වයේ තවදුරටත් වැඩිදියුණු කිරීම් සීමා කරයි. මෑත වසරවලදී, අඩු උෂ්ණත්වය, වේගවත් වේගය සහ ඉහළ කාර්යක්ෂමතාවයෙන් යුත් ස්පාර්ක් ප්ලාස්මා සින්ටර් කිරීම (SPS) තාක්ෂණය, බෝරෝන් කාබයිඩ් සඳහා උණුසුම් පර්යේෂණ ක්ෂේත්රයක් බවට පත්ව ඇති අතර, මෙම සුපිරි දෘඪ ද්රව්යයේ යෙදුම් සීමාවන් නැවත සකස් කරයි.
I. SPS තාක්ෂණය: සින්ටර් කිරීම සඳහා විප්ලවීය නව ආදර්ශයක්
ස්පන්දිත ධාරාව, යාන්ත්රික පීඩනය සහ තාප ක්ෂේත්රයේ සහජීවන බලපෑම හරහා බෝරෝන් කාබයිඩ් වේගවත් ඝනත්වයට පත් කිරීමට SPS තාක්ෂණය උපකාරී වේ. එහි මූලික මූලධර්මය වන්නේ:
ප්ලාස්මා සක්රිය කිරීම: ස්පන්දන ධාරාව අන්තර් අංශු හිඩැස්වල ක්ෂණික අධි-උෂ්ණත්ව ප්ලාස්මා ජනනය කරයි, මතුපිට ඔක්සයිඩ ඉවත් කර පරමාණුක විසරණය ප්රවර්ධනය කරයි.
ජූල් උණුසුම සහ උෂ්ණත්ව අනුක්රමය: විද්යුත් ධාරාව ග්රැෆයිට් අච්චුව හරහා ජූල් උණුසුම ජනනය කරන අතර උෂ්ණත්වය වේගයෙන් (600℃/මිනිත්තුව දක්වා) ඉහළ යන අතර, ඝනත්වය වේගවත් කරන සහ ධාන්ය වර්ධනය වළක්වන උෂ්ණත්ව අනුක්රමයක් සාදයි.
විද්යුත් ක්ෂේත්ර සහාය විසරණය: විද්යුත් ක්ෂේත්රය සින්ටර් කිරීමේ සක්රීය කිරීමේ ශක්තිය අඩු කරයි, බෝරෝන් කාබයිඩ් 1700-2100℃ හි ඉහළ ඝනත්වයක් (>95%) ලබා ගැනීමට හැකි වන අතර එය සාම්ප්රදායික ක්රියාවලියට වඩා 300-500℃ අඩුය.
සාම්ප්රදායික සින්ටර් කිරීම හා සසඳන විට, SPS මගින් සකස් කරන ලද බෝරෝන් කාබයිඩ් සියුම් ධාන්ය (නැනෝ සිට මයික්රෝන පරිමාණය දක්වා) සහ උසස් යාන්ත්රික ගුණ ඇත. උදාහරණයක් ලෙස, 1600℃ සහ 300MPa අධි පීඩනයේදී, SPS මගින් සකස් කරන ලද බෝරෝන් කාබයිඩ් වල අස්ථි බිඳීමේ දෘඪතාව 5.56MPa・m¹/² දක්වා වැඩි වන අතර ගතික තද බව සැලකිය යුතු ලෙස වැඩි දියුණු වේ.
II. තාක්ෂණික ඉදිරි ගමන: රසායනාගාරයේ සිට කාර්මිකකරණය දක්වා වූ ප්රධාන පිම්ම
1. පරාමිති ප්රශස්තිකරණය සහ ක්ෂුද්ර ව්යුහ පාලනය
උෂ්ණත්වය සහ පීඩන සහජීවනය: අඩු උෂ්ණත්වවලදී (1700-2000℃), අංශු මායිම් ලිස්සා යාම ප්රධාන වශයෙන් ඝනත්වයට හේතු වන බව පර්යේෂණවලින් සොයාගෙන ඇති අතර, ඉහළ උෂ්ණත්වවලදී (>2000℃), විස්ථාපන නැගීම ප්රමුඛ වේ. තාපන අනුපාතය සහ පීඩනය නිවැරදිව පාලනය කිරීමෙන්, ධාන්ය ප්රමාණය 4μm සිට නැනෝමීටර පරිමාණය දක්වා නිවැරදිව පාලනය කළ හැකිය.
සින්ටර් කිරීමේ ආධාරකවල නව්ය යෙදුම්: Al, SiC සහ ග්රැෆීන් වැනි ආකලන එකතු කිරීමෙන් කාර්ය සාධනය තවදුරටත් ප්රශස්ත කළ හැකිය. උදාහරණයක් ලෙස, 1.5% ග්රැෆීන් (GPLs) සහිත B4C/SiC/Al බහු-අදියර සෙරමික් අස්ථි බිඳීමේ තද බව 25.6% කින් සහ නම්යශීලී ශක්තිය 99% කින් වැඩි වීමක් පෙන්නුම් කරයි.
2. ක්රියාකාරීව ශ්රේණිගත කරන ලද ද්රව්ය එක්-පියවරකින් නිෂ්පාදනය කිරීම
Napo Materials කණ්ඩායම ප්රථම වරට SPS තාක්ෂණය භාවිතයෙන් B4C/Al ක්රියාකාරීව ශ්රේණිගත කරන ලද ද්රව්ය එක්-පියවර සින්ටර් කිරීම සාක්ෂාත් කර ගෙන ඇත. මෙම ද්රව්යය පිරිසිදු B4C (දෘඪතාව 32 GPa) සිට පිරිසිදු Al (දෘඪතාව 1 GPa) දක්වා අනුක්රමික සංක්රාන්තියක් ලබා ගනී, සාම්ප්රදායික ක්රියාවලීන්හි විශාල ද්රවාංක වෙනස්කම් සහ අපිරිසිදු අවධීන් පහසුවෙන් සෑදීමේ ගැටළු සාර්ථකව විසඳයි, වෙඩි නොවදින සන්නාහ සහ ඉහළ තාප සන්නායකතා සංයුක්ත ද්රව්ය සඳහා නව අදහස් සපයයි.
3. ආන්තික පරිසරවල කාර්ය සාධන ඉදිරි ගමන
න්යෂ්ටික කර්මාන්තයේ දී, SPS-සකස් කරන ලද B4C නියුට්රෝන අවශෝෂක 99.9% ක සංශුද්ධතාවයක් ලබා ගනී, විශිෂ්ට විකිරණ ප්රතිරෝධයක් පෙන්නුම් කරයි, සහ සාම්ප්රදායික කැඩ්මියම්-පාදක ද්රව්යවලින් පහෙන් එකක් පමණක් වන අපද්රව්ය බැහැර කිරීමේ පිරිවැයක් දරයි. අභ්යවකාශ කර්මාන්තයේ දී, බෝරෝන් කාබයිඩ්/ඇලුමිනියම් සංයුක්ත ද්රව්ය ටර්බෝෆෑන් එන්ජින් ප්රමුඛ ආරක්ෂණ තහඩු වල බර 40% කින් අඩු කරන අතර ඉන්ධන කාර්යක්ෂමතාව 2.3% කින් වැඩි දියුණු කරයි.
III. කර්මාන්ත අපේක්ෂාවන්: ට්රිලියන ඩොලර් වෙළඳපොළක නව නිල් සාගරයක්
1. සියලුම ක්ෂේත්ර හරහා යෙදුම් සමෘද්ධිමත් වෙමින් පවතී.
ආරක්ෂක සහ හමුදා කර්මාන්තය: එක්සත් ජනපද හමුදාවේ ඔස්ප්රේ ප්රවාහන ගුවන් යානය B4C සංයුක්ත සන්නාහයක් භාවිතා කරන අතර එමඟින් බර 40% කින් අඩු කරන අතර සාම්ප්රදායික වානේ සන්නාහයට වඩා උසස් ආරක්ෂාවක් සපයයි.
අර්ධ සන්නායක සහ ඉලෙක්ට්රොනික උපකරණ: බෝරෝන් කාබයිඩ් වේෆර් අදියර සමතලා කිරීමේ දෝෂය < 1μm, EUV ලිතෝග්රැෆි යන්ත්රවල අතිශය ඉහළ නිරවද්යතා අවශ්යතා සපුරාලයි. Zhihe New Materials හි අඩු-උෂ්ණත්ව සින්ටර් කිරීමේ තාක්ෂණය B4C සින්ටර් කිරීමේ උෂ්ණත්වය 1950℃ දක්වා අඩු කරයි, අර්ධ සන්නායක ඔප දැමීමේ පෑඩ් ක්ෂේත්රයේ එහි යෙදුම ධාවනය කරයි.
නව බලශක්ති සහ පාරිසරික ආරක්ෂාව: බෝරෝන් කාබයිඩ් තුණ්ඩ අධි පීඩන වැලි පිපිරුම් උපකරණවල ආයු කාලය මාස 3 සිට අවුරුදු 2 දක්වා දීර්ඝ කරයි, නඩත්තු වියදම් 80% කින් අඩු කරයි.න්යෂ්ටික බලශක්තිය, සූර්ය කෝෂ සහ අනෙකුත් ක්ෂේත්රවල ඒවායේ යෙදීම ද වේගයෙන් ව්යාප්ත වෙමින් පවතී.
2. වෙළඳපල ප්රමාණය සහ ප්රතිපත්ති ලාභාංශ
ගෝලීය බෝරෝන් කාබයිඩ් වෙළඳපොළ 2025 දී ඩොලර් මිලියන 180 සිට 2030 දී ඩොලර් මිලියන 320 දක්වා වර්ධනය වනු ඇතැයි පුරෝකථනය කර ඇති අතර එය 9.5% ක CAGR අගයක් නියෝජනය කරයි. ලොව විශාලතම නිෂ්පාදකයා ලෙස, ප්රතිපත්තිමය සහාය සහ තාක්ෂණික දියුණුව තුළින් චීනය කර්මාන්තයේ ප්රමුඛ ස්ථානය අත්පත් කර ගනිමින් සිටී.
ස්පාර්ක් ප්ලාස්මා සින්ටර්නින් (SPCS) තාක්ෂණය, බෝරෝන් කාබයිඩ් ද්රව්ය රසායනාගාරයේ සිට කාර්මිකකරණය දක්වා ගෙන යයි. දෘඪතාව, තාප ස්ථායිතාව සහ නියුට්රෝන අවශෝෂණය අතින් එහි උසස් ක්රියාකාරිත්වය ආරක්ෂාව, බලශක්තිය සහ ඉලෙක්ට්රොනික උපකරණ සඳහා බාධාකාරී විසඳුම් සපයයි. තාක්ෂණික දියුණුව සහ ප්රතිපත්ති සහාය ඇතිව, මෙම “කළු දියමන්තිය” වන බෝරෝන් කාබයිඩ්, නිසැකවම තවත් යෙදුම්වල බැබළෙනු ඇති අතර, මානව තාක්ෂණික ප්රගතිය මෙහෙයවන ප්රධාන ද්රව්යවලින් එකක් බවට පත්වේ.