Spark plasma sintering o le boron carbide: O se alualu i luma fou o le "tekinolosi uliuli" i le sintering masani.
I le matata o le saienisi o meafaitino,boron carbide (B4C), ua lauiloa o le "taimane uliuli" ona o lona maaa tele, maualalo le mafiafia, tete'e atu i le ofuina, ma le gafatia e mitiia ai neutron, e fa'aaogaina lautele i vaega maualuluga e pei o le ofutau e tete'e atu i pulufana, pisinisi faaniukilia, ma vaalele. Peita'i, o faiga masani o le sintering (e pei o le sintering e aunoa ma le mamafa ma le sintering oomi vevela) e feagai ma lu'itau e pei o le vevela maualuga o le sintering, taimi sintering uumi, ma le faigofie ona fa'amamago fatu, ma fa'atapula'aina ai nisi fa'aleleia atili i le fa'atinoga o le boron carbide. I tausaga talu ai nei, o le tekinolosi o le spark plasma sintering (SPS), fa'atasi ai ma lona vevela maualalo, saoasaoa vave, ma le lelei tele, ua avea ma se vaega su'esu'e vevela mo le boron carbide, ma toe fa'atulagaina ai tapula'a o le fa'aoga o lenei mea superhard.
I. Tekonolosi SPS: O se Fa'ata'ita'iga Fou Fou mo le Sintering
E vave ona fa'ama'a'aina e le tekinolosi SPS le boron carbide e ala i le aafiaga fa'atasi o le pulsed current, mechanical pressure, ma le thermal field. O lona mataupu faavae autū o lo'o taoto i le:
Fa'agaoioiga o le plasma: O le tafe o le eletise e fa'atupuina ai le plasma vevela maualuga i totonu o va i le va o vaega, e aveese ai oxides o luga ma fa'aleleia ai le fa'asalalauina o le atomika.
Fa'avevela o Joule ma le fesuia'iga o le vevela: O le eletise e fa'atupuina ai le fa'avevela o Joule e ala i le mamanu o le graphite, ma e vave ona si'itia le vevela (e o'o atu i le 600℃/min), ma fausia ai se fesuia'iga o le vevela e fa'avavevave ai le fa'ama'a'aina ma taofia ai le tuputupu a'e o saito.
Fa'asalalauina e le Fanua Eletise: E fa'aitiitia e le fanua eletise le malosi fa'agaoioiga sintering, ma mafai ai e le boron carbide ona ausia le maualuga o le mafiafia (>95%) i le 1700-2100 ℃, lea e 300-500 ℃ e maualalo ifo nai lo le faiga masani.
Pe a fa'atusatusa i le sintering masani, o le boron carbide na saunia e le SPS e sili atu ona lelei fatu (nano i le micron scale) ma sili atu ona lelei meatotino fa'amekanika. Mo se fa'ata'ita'iga, i le 1600℃ ma le 300MPa maualuga o le mamafa, o le malosi o le gau o le boron carbide na saunia e le SPS e fa'ateleina i le 5.56MPa・m¹/², ma o le malosi fa'a-dynamic e fa'aleleia atili ai.
II. Fa'afouga Fa'atekonolosi: O le La'asaga Autū mai le Fale Su'esu'e i le Fa'atupuina o Atina'e
1. Fa'aleleia o Parakalafa ma le Puleaina o Fausaga Laiti
Feso'ota'iga o le Vevela ma le Mamafa: Ua maua i su'esu'ega i le maualalo o le vevela (1700-2000℃), o le se'e o le tuaoi o le vaega e mafua ai le fa'ama'a'aina, ae i le maualuga o le vevela (>2000℃), o le a'e o le se'e e sili ona taatele. I le puleaina sa'o o le fua fa'avevela ma le mamafa, e mafai ona pulea sa'o le tele o le fatu mai le 4μm i le fua o le nanometa.
Fa'aoga Fou o Fesoasoani Fa'asinoga: O le fa'aopoopoina o mea fa'aopoopo e pei o le Al, SiC, ma le graphene e mafai ona fa'aleleia atili ai le fa'atinoga. Mo se fa'ata'ita'iga, o le B4C/SiC/Al multiphase ceramics ma le 1.5% graphene (GPLs) e fa'aalia ai le 25.6% fa'aopoopoga i le malosi o le gau ma le 99% fa'aopoopoga i le malosi o le flexural.
2. Faia o meafaitino ua fa'avasegaina galuega i le laasaga e tasi
Ua ausia e le au a le Napo Materials, mo le taimi muamua, le sintering e tasi le laasaga o meafaitino ua fa'avasegaina galuega a le B4C/Al e fa'aaoga ai le tekinolosi SPS. O lenei meafaitino e ausia ai se suiga faasolosolo mai le B4C mama (malosi 32 GPa) i le Al mama (malosi 1 GPa), ma foia manuia ai fa'afitauli o eseesega tetele o le melting point ma le faigofie ona fa'avaeina o vaega o le le mama i faiga masani, ma maua ai ni manatu fou mo ofutau e tete'e atu i pulufana ma meafaitino tu'ufa'atasi e maualuga le conductivity thermal.
3. Fa'aleleia Atili o le Fa'atinoga i Siosiomaga Matuia
I le pisinisi faaniukilia, o mea e mitiia ai neutron B4C ua saunia e le SPS e ausia ai le mama o le 99.9%, e tete'e lelei i le radiation, ma e na'o le tasi vaelima le tau o le lafoa'i o otaota nai lo mea masani e fa'avae i le cadmium. I le pisinisi va'alele, o mea e fa'apipi'i i le boron carbide/alumini e fa'aitiitia ai le mamafa o papatusi puipuiga pito i luma o le afi turbofan i le 40% ma fa'aleleia atili ai le fa'aogaina o le suau'u i le 2.3%.
III. Fa'amoemoega o Alamanuia: O se Vasa Lanumoana Fou i se Maketi e Totogi Triliona Tala
1. O loʻo manuia talosaga i matāʻupu uma.
Puipuiga ma Alamanuia Fa'amiliteli: O le vaalele felauaiga Osprey a le militeri a Amerika e fa'aaogaina le ofutau tu'ufa'atasi B4C, lea e fa'aitiitia ai le mamafa e 40% ma maua ai le puipuiga e sili atu nai lo ofutau u'amea masani.
Semiconductors ma Electronics: Boron carbide wafer stage flatness error < 1μm, e ausia ai manaʻoga saʻo maualuga o masini EUV lithography. O le tekinolosi sintering maualalo-vevela a Zhihe New Materials e faʻaitiitia ai le vevela sintering B4C i le 1950℃, ma faʻatinoina ai lona faʻaoga i le fanua o le semiconductor polishing pad.
Malosiaga Fou ma le Puipuiga o le Siosiomaga: O nozzles boron carbide e fa'alauteleina ai le umi e ola ai masini e fa'amama oneone maualuga le mamafa mai le 3 masina i le 2 tausaga, ma fa'aitiitia ai tau o tausiga e 80%. O lo latou fa'aogaina i le malosiaga fa'aniukilia, sela o le la, ma isi matā'upu o lo'o fa'alauteleina vave fo'i.
2. Tele o le Maketi ma Tupe Maua mai Faiga Faavae
O le maketi o le boron carbide i le lalolagi atoa ua fuafuaina e tuputupu aʻe mai le $180 miliona i le 2025 i le $320 miliona i le 2030, o se CAGR e 9.5%. I le avea ai ma atunuu gaosi oloa sili ona tele i le lalolagi, o loʻo faoa faamalosi e Saina le tulaga taʻimua i le alamanuia e ala i le lagolago faʻavae ma alualu i luma faʻatekonolosi.
O le tekinolosi o le Spark plasma sintering (SPCS) o loʻo taʻitaʻia ai meafaitino boron carbide mai le fale suʻesuʻe i le faʻalauteleina o alamanuia. O lona faʻatinoga sili ona lelei i le maʻaʻa, mautu o le vevela, ma le mitiia o neutron e maua ai ni fofo faʻalavelave mo le puipuiga, malosiaga, ma mea faʻaeletoronika. Faatasi ai ma le alualu i luma o tekinolosi ma le lagolago faʻavae, o le boron carbide, o lenei "taimane uliuli," o le a susulu atu i le tele o faʻaoga, ma avea ai ma se tasi o meafaitino autu e faʻamalosia ai le alualu i luma o tekinolosi a tagata.