Το μυστικό της πράσινης σκόνης καρβιδίου του πυριτίου για τη βελτίωση της απόδοσης των σύνθετων υλικών
Όσοι έχουν ασχοληθεί με σύνθετα υλικά γνωρίζουν ότι είναι πιο δύσκολο να συνδυάσουν τα πλεονεκτήματα διαφορετικών υλικών σε ένα καλό πιάτο παρά να συμφιλιώσουν τη σχέση μεταξύ πεθεράς και νύφης. Αλλά από την εμφάνιση τουπράσινη σκόνη καρβιδίου του πυριτίου, το «μαγικό καρύκευμα», ο κύκλος των σύνθετων υλικών έχει ενεργοποιήσει απευθείας τη «λειτουργία ανοίγματος». Σήμερα, ας αποκαλύψουμε αυτό το μυστηριώδες πέπλο και ας δούμε πώς αυτός ο σωρός από πράσινη σκόνη μπορεί να κάνει τους περήφανους μάστορες όπως οι ίνες άνθρακα και τα κεραμικά υπάκουους.
1. Ο χαρισματικός «εξαγωνικός πολεμιστής»
Η πράσινη σκόνη καρβιδίου του πυριτίου γεννήθηκε για να είναι η «σκόνη των ονείρων» των σύνθετων υλικών. Η σκληρότητα Mohs είναι 9,5, η οποία είναι μόνο μια ανάσα χειρότερη από το διαμάντι. Ένα εργοστάσιο τακακιών φρένων στην Γκουανγκντόνγκ έκανε μια σύγκριση. Το σύνθετο υλικό αναμεμειγμένο με 20% πράσινο καρβίδιο του πυριτίου έχει δείκτη αντοχής στη φθορά 3 φορές μεγαλύτερο από αυτόν των παραδοσιακών υλικών. Ο διευθυντής του εργαστηρίου Λάο Χουάνγκ άγγιξε το δείγμα και μουρμούρισε: «Με αυτή τη σκληρότητα, δεν μπορείς ούτε καν να αφήσεις σημάδι αφού το τρίψεις με γυαλόχαρτο για μισή ώρα!»
Η θερμική αγωγιμότητα είναι ακόμη πιο εξωφρενική. Το Ινστιτούτο Ερευνών Shandong έχει μετρήσει δεδομένα και διαπίστωσε ότι η θερμική αγωγιμότητα των σύνθετων υλικών με βάση το αλουμίνιο που περιέχουν 15% πράσινο καρβίδιο του πυριτίου εκτοξεύτηκε στα 220W/(m·K), η οποία είναι 30% ισχυρότερη από το καθαρό αλουμίνιο. Ο τεχνικός Xiao Liu κοίταξε τη θερμική απεικόνιση και αναφώνησε: «Αυτή η απόδοση απαγωγής θερμότητας είναι συγκρίσιμη με την εγκατάσταση ενός συστήματος ψύξης νερού στην CPU!»
Η χημική σταθερότητα είναι ακόμη πιο μοναδική. Σε μια δοκιμή του υλικού επένδυσης ενός αγωγού χημικών στο Νίνγκμπο, το πράσινο σύνθετο υλικό καρβιδίου του πυριτίου εμποτίστηκε σε πυκνό θειικό οξύ για έξι μήνες και ο ρυθμός απώλειας βάρους ήταν μικρότερος από 0,3%. Ο επιθεωρητής ποιότητας Λάο Γουάνγκ σήκωσε το δείγμα και καυχήθηκε: «Αυτή η αντοχή στη διάβρωση, ακόμη και ο αλχημειακός φούρνος του Ταϊσάνγκ Λαοτζούν πρέπει να περάσει ένα τσιγάρο!»
2. Η «μαγική στιγμή» της σύνθετης διαδικασίας
Η τεχνολογία διασποράς είναι πλέον πολύ καλή. Μια εταιρεία στο Jiangsu έχει δημιουργήσει έναν συνδυασμό «υπερήχων + άλεσης με σφαιρίδια», ο οποίος διασπείρει τη μικροσκόνη πιο ομοιόμορφα από τα μαργαριτάρια στο τσάι γάλακτος. Ο Δάσκαλος Λάο Λι σήκωσε τη φωτογραφία από το ηλεκτρονικό μικροσκόπιο και καυχήθηκε: «Κοιτάξτε αυτή την πυκνότητα κατανομής, τα μυρμήγκια θα χαθούν αν σκαρφαλώσουν!»
Η μαύρη τεχνολογία συνδυασμού διεπαφών είναι ακόμη πιο έντονη. Ο νανο-σύζευκτης που αναπτύχθηκε από ένα εργαστήριο στη Σαγκάη αύξησε την ισχύ σύνδεσης μεταξύ της μικροπυρόνερας και της μήτρας στα 150MPa. Ο επικεφαλής του έργου σήκωσε τα γυαλιά του και είπε: «Την τελευταία φορά που κάναμε τη δοκιμή διάτμησης, το εξάρτημα παραμορφώθηκε, αλλά το σύνθετο υλικό δεν αποκολλήθηκε!»
3. «Σκηνή με επίκεντρο» πραγματικής δοκιμασίας μάχης
Η αεροδιαστημική βιομηχανία βρίσκεται σε έξαρση εδώ και πολύ καιρό. Τα πτερύγια τουρμπίνας ενός συγκεκριμένου εργοστασίου κινητήρων αεροπορίας στο Τσενγκντού χρησιμοποιούνπράσινο καρβίδιο του πυριτίουγια την ενίσχυση σύνθετων υλικών με βάση την κεραμική, και η αντοχή στη θερμοκρασία είναι άμεσα έως και 1600℃. Ο οδηγός δοκιμών Λάο Ζανγκ κοίταξε το ταμπλό και έσκασε τα σάλια: «Με αυτή την απόδοση, οι κινητήρες τζετ πρέπει να καλέσουν τον μπαμπά!»
Η βάση μπαταρίας των οχημάτων νέας ενέργειας είναι ακόμη πιο συναρπαστική. Η βάση από σύνθετα ανθρακονήματα ενός κατασκευαστή στο Νίνγκντε έχει ειδική αντοχή 8 φορές μεγαλύτερη από αυτή του χάλυβα, αφού αναμειχθεί με πράσινο καρβίδιο του πυριτίου. Κατά τη διάρκεια της δοκιμής σύγκρουσης, ο μηχανικός ασφαλείας Λάο Λι χτύπησε ελαφρά την πόρτα του αυτοκινήτου και γέλασε: «Τώρα, αυτό το αμάξωμα αυτοκινήτου είναι σαν να φοράς τρία στρώματα αλεξίσφαιρων γιλέκων!»
Ο τομέας των ψυκτικών σταθμών βάσης 5G είναι τρελός. Το σύνθετο θερμαντικό σώμα με βάση το αλουμίνιο ενός κατασκευαστή στο Χανγκτζόου έχει συντελεστή θερμικής διαστολής ελεγχόμενο στα 4,8×10⁻⁶/℃. Ο τεχνικός διευθυντής επισήμανε τα δεδομένα των δοκιμών θερμικού κύκλου και καυχήθηκε: «Μπορεί να ρυθμιστεί από -50℃ έως 200℃ και η αλλαγή μεγέθους είναι πιο σοβαρή από την Virgo!»
4, «Μακροπρόθεσμος προσανατολισμός» στον λογαριασμό κόστους
Μην κοιτάτε την υψηλή τιμή μονάδαςπράσινη μικροσκόνη καρβιδίου του πυριτίου, είναι σίγουρα κερδοφόρο όταν υπολογίζετε το συνολικό λογαριασμό. Ένα εργοστάσιο μηχανημάτων στο Τσονγκκίνγκ έχει κάνει μια λογιστική: αν και το κόστος των πρώτων υλών έχει αυξηθεί κατά 25%, η διάρκεια ζωής του προϊόντος έχει τετραπλασιαστεί και το κόστος συντήρησης που εξοικονομήθηκε σε τρία χρόνια είναι αρκετό για να κατασκευαστεί ένα νέο εργαστήριο. Η οικονομική κυρία χτύπησε την αριθμομηχανή και γέλασε: «Αυτή η επιχείρηση είναι πιο κερδοφόρα από τοκογλυφία!»
Η βελτίωση της αποδοτικότητας της παραγωγής είναι ακόμη πιο κρυφά χαρούμενη. Σύμφωνα με πραγματικές μετρήσεις μιας αυτοματοποιημένης γραμμής παραγωγής στην Τιαντζίν, ο χρόνος σκλήρυνσης των σύνθετων υλικών έχει μειωθεί κατά 40%. Ο διευθυντής του εργαστηρίου κοίταξε τη μεγάλη οθόνη και χτύπησε τα πόδια του: «Τώρα η παραγωγική ικανότητα είναι σαν να οδηγείς έναν πύραυλο και οι πελάτες δεν πανικοβάλλονται όταν πιέζουν για παραγγελίες!»
Η σημερινή πράσινη μικροπυριτιούχος σκόνη καρβιδίου δεν αποτελεί πλέον ένα προϊόν-πρότυπο στο εργαστήριο. Από διαστημόπλοια που πετούν στον ουρανό μέχρι νέα ενεργειακά οχήματα που κινούνται στο έδαφος, από τσιπ κινητών τηλεφώνων μεγέθους παλάμης μέχρι πτερύγια ανεμογεννητριών μήκους 100 μέτρων, βρίσκεται παντού. Οι βετεράνοι της βιομηχανίας λένε ότι αυτό το πράγμα έχει ανοίξει μια τρύπα στο ανώτατο όριο απόδοσης των σύνθετων υλικών. Κατά τη γνώμη μου, δεν πρόκειται απλώς για μια απλή αναβάθμιση υλικού, αλλά για μια «ένεση στο χέρι» για τη σύγχρονη βιομηχανία. Εάν αυτή η τάση συνεχιστεί, είναι πιθανό μια μέρα οι σανίδες κοπής μας να πρέπει να χρησιμοποιούν αυτή τη μαύρη τεχνολογία - άλλωστε, ποιος δεν θέλει τα μαγειρικά σκεύη του να είναι στο ίδιο επίπεδο με τα αεροδιαστημικά υλικά;