הסוד של אבקת סיליקון קרביד ירוקה לשיפור ביצועי חומרים מרוכבים

אלו שעבדו עם חומרים מרוכבים יודעים שקשה יותר לשלב את היתרונות של חומרים שונים לכדי צלחת טובה מאשר ליישב את הקשר בין חמות לכלה. אבל מאז הופעתה שלאבקת סיליקון קרביד ירוקה, "התיבול הקסום", מעגל החומרים המרוכבים הפעיל ישירות את "מצב הפתיחה". היום, בואו נחשוף את המסך המסתורי הזה ונראה כיצד ערימת האבקה הירוקה הזו יכולה לגרום לאמנים גאים כמו סיבי פחמן וקרמיקה לצייתנים.

1. "הלוחם המשושה" המוכשר

אבקת סיליקון קרביד ירוקה נולדה להיות "אבקת החלומות" של חומרים מרוכבים. קשיות מוס היא 9.5, שהיא רק נשימה גרועה יותר מיהלום. מפעל לרפידות בלמים בגואנגדונג ערך השוואה. חומר מרוכב מעורבב עם 20% סיליקון קרביד ירוק בעל מדד עמידות בפני שחיקה פי 3 מזה של חומרים מסורתיים. מנהל הסדנה לאו הואנג נגע בדגימה ומלמל: "עם קשיות כזו, אי אפשר אפילו להשאיר סימן אחרי שפשוף בנייר זכוכית במשך חצי שעה!"

מוליכות החום מדהימה אף יותר. מכון המחקר של שאנדונג מדד נתונים ומצא כי מוליכות החום של חומרים מרוכבים מבוססי אלומיניום המכילים 15% סיליקון קרביד ירוק זינקה ל-220W/(m·K), שהיא חזקה ב-30% מאלומיניום טהור. הטכנאי שיאו ליו בהה במכשיר התרמי וקרא: "יעילות פיזור החום הזו דומה להתקנת מערכת קירור מים על המעבד!"

היציבות הכימית ייחודית אף יותר. בבדיקה של חומר הציפוי של צינור כימי בנינגבו, חומר מרוכב מסיליקון קרביד ירוק הושרה בחומצה גופרתית מרוכזת במשך חצי שנה, וקצב ירידה במשקל היה פחות מ-0.3%. מפקח האיכות לאו וואנג הרים את הדגימה והתגאה: "בעמידות קורוזיה כזו, אפילו תנור האלכימיה של טאישאנג לאוג'ון חייב לעבור סיגריה!"

2. "רגע הקסם" של התהליך המורכב

טכנולוגיית הפיזור טובה מאוד כיום. חברה בג'יאנגסו פיתחה שילוב של "אולטרסאונד וטחינת כדורים", המפזר את המיקרו-אבקה בצורה שווה יותר מאשר פנינים בתה חלב. המאסטר לאו לי הרים את תמונת המיקרוסקופ האלקטרונים והתפאר: "תראו את צפיפות הפיזור הזו, נמלים יאבדו אם יטפסו!"

טכנולוגיית שילוב הממשקים השחורה עזה אף יותר. חומר הננו-צימוד שפותח על ידי מעבדה בשנגחאי הגביר את חוזק הקשר בין המיקרו-אבקה למטריצה ל-150 מגה פסקל. מנהל הפרויקט הרים את משקפיו ואמר: "בפעם האחרונה שביצענו את מבחן הגזירה, המתקן התעוות, אך החומר המרוכב לא התפרק!"

3. "סצנת השיא" של מבחן לחימה אמיתי

תעשיית התעופה והחלל מטורפת כבר זמן רב. להבי הטורבינה של מפעל מנועי תעופה מסוים בצ'נגדו משתמשים...סיליקון קרביד ירוקלחיזוק חומרים מרוכבים מבוססי קרמיקה, ועמידות הטמפרטורה היא עד 1600 מעלות צלזיוס. נהג המבחן לאו ג'אנג הביט בלוח המחוונים ורייר: "עם ביצועים כאלה, מנועי סילון חייבים לקרוא לאבא!"

תושבת הסוללה של כלי רכב בעלי אנרגיה חדשה מרגשת אף יותר. תושבת סיבי פחמן מרוכבת של יצרן בנינגדה בעלת חוזק סגולי פי 8 מזה של פלדה לאחר ערבוב עם סיליקון קרביד ירוק. במהלך מבחן ההתנגשות, מהנדס הבטיחות לאו לי טפח על דלת המכונית וצחק: "עכשיו גוף המכונית הזה כמו ללבוש שלוש שכבות של אפודי מגן!"

תחום גופי הקירור של תחנות בסיס 5G הוא מטורף. לרדיאטור מרוכב מבוסס אלומיניום של יצרן בהאנגג'ואו יש מקדם התפשטות תרמית הנשלט על 4.8×10⁻⁶/℃. המנהל הטכני הצביע על נתוני בדיקת מחזור התרמי והתגאה: "ניתן לכוונן אותו מ-50- מעלות צלזיוס עד 200 מעלות צלזיוס, והשינוי בגודל חמור יותר מאשר ב-Virgo!"

4, "גישה ארוכת טווח" בחשבון העלויות

אל תסתכלו על מחיר היחידה הגבוה שלמיקרו-אבקה ירוקה של סיליקון קרביד, זה בהחלט רווחי כשמחשבים את החשבון הכולל. מפעל מכונות בצ'ונגצ'ינג ערך חשבון: למרות שעלות חומרי הגלם עלתה ב-25%, חיי המוצר גדלו פי ארבעה, ועלות התחזוקה שנחסכה בשלוש שנים מספיקה לבניית סדנה חדשה. אשת הכספים הקישה על המחשבון וצחקה: "העסק הזה יותר רווחי מהלוואות כרישים!"

השיפור ביעילות הייצור משמח אף יותר בסתר. על פי מדידות בפועל של קו ייצור אוטומטי בטיאנג'ין, זמן הייבוש של חומרים מרוכבים קוצר ב-40%. מנהל הסדנה בהה במסך הגדול וטפח על רגליו: "כעת כושר הייצור הוא כמו רכיבה על טיל, והלקוחות לא נכנסים לפאניקה כשהם דוחפים הזמנות!"

מיקרו-אבקה מסיליקון קרביד הירוק של ימינו כבר אינה מוצר קונספט במעבדה. החל מחלליות הטסות בשמיים ועד לרכבי אנרגיה חדשים הפועלים על הקרקע, משבבי טלפונים ניידים בגודל כף יד ועד להבי טורבינות רוח באורך 100 מטר, היא נמצאת בכל מקום. הוותיקים בתעשייה אומרים שהדבר הזה יצר חור בתקרת הביצועים של חומרים מרוכבים. לדעתי, זה לא רק שדרוג חומרים פשוט, אלא "זריקת זרוע" לתעשייה המודרנית. אם המגמה הזו תימשך, ייתכן שיום אחד קרשי החיתוך שלנו יצטרכו להשתמש בטכנולוגיה השחורה הזו - אחרי הכל, מי לא רוצה שכלי המטבח שלו יהיו באותה רמה כמו חומרי תעופה וחלל?