Žaliųjų silicio karbido miltelių paslaptis, siekiant pagerinti kompozicinių medžiagų eksploatacines savybes
Tie, kurie dirbo su kompozicinėmis medžiagomis, žino, kad sunkiau sujungti skirtingų medžiagų privalumus į gerą patiekalą nei suderinti santykius tarp uošvės ir marčios. Tačiau nuo tada, kai atsiradožali silicio karbido milteliai, „stebuklingas prieskonis“, kompozicinių medžiagų ratas tiesiogiai įjungė „atidarymo režimą“. Šiandien atskleiskime šį paslaptingą šydą ir pažiūrėkime, kaip ši žalių miltelių krūva gali priversti paklusti tokius išdidžius meistrus kaip anglies pluoštas ir keramika.
1. Gabus „šešiakampis karys“
Žali silicio karbido milteliai gimė kaip kompozicinių medžiagų „svajonių milteliai“. Jų kietumas pagal Moso skalę yra 9,5 – vos vos blogesnis už deimantą. Guangdongo stabdžių trinkelių gamykla atliko palyginimą. Kompozitinės medžiagos, sumaišytos su 20 % žaliojo silicio karbido, atsparumo dilimui indeksas yra 3 kartus didesnis nei tradicinių medžiagų. Dirbtuvių direktorius Lao Huangas palietė mėginį ir sumurmėjo: „Esant tokiam kietumui, net po pusvalandžio trynimo švitriniu popieriumi nepaliksite žymės!“
Šilumos laidumas yra dar labiau stulbinantis. Šandongo tyrimų instituto matavimo duomenys parodė, kad aliuminio pagrindu pagamintų kompozicinių medžiagų, kuriose yra 15 % žaliojo silicio karbido, šilumos laidumas išaugo iki 220 W/(m·K), tai yra 30 % daugiau nei gryno aliuminio. Technikas Xiao Liu spoksojo į termovizorių ir sušuko: „Toks šilumos išsklaidymo efektyvumas prilygsta vandens aušinimo sistemos įrengimui procesoriuje!“
Cheminis stabilumas yra dar unikalesnis. Ningbo mieste atliekant cheminio vamzdyno pamušalo medžiagos bandymą, žalia silicio karbido kompozicinė medžiaga pusę metų buvo mirkoma koncentruotoje sieros rūgštyje, o svorio sumažėjimo rodiklis buvo mažesnis nei 0,3 %. Kokybės inspektorius Lao Wangas pakėlė mėginį ir pasigyrė: „Toks atsparumas korozijai – net Taishang Laojun alchemijos krosnis turi praleisti cigaretę!“
2. Kompozicinio proceso „stebuklingas momentas“
Dispersijos technologija dabar labai ištobulinta. Viena Dziangsu įmonė sugalvojo „ultragarso ir rutulinio malimo“ derinį, kuris mikromiltelius išsklaido tolygiau nei perlus arbatoje su pienu. Meistras Lao Li pakėlė elektroniniu mikroskopu darytą nuotrauką ir pasigyrė: „Pažiūrėkite į šį pasiskirstymo tankį, skruzdėlės pasiklys, jei lips aukštyn!“
Juodoji sąsajų jungimo technologija yra dar galingesnė. Šanchajaus laboratorijoje sukurtas nanotechnologinis agentas padidino mikromiltelių ir matricos sukibimo stiprumą iki 150 MPa. Projekto vadovas pakėlė akinius ir pasakė: „Paskutinį kartą, kai atlikome šlyties bandymą, tvirtinimo elementas deformavosi, bet kompozicinė medžiaga neatsisluoksniavo!“
3. Tikrojo kovinio bandymo „ryškiausia scena“
Aviacijos ir kosmoso pramonė jau seniai yra pamišusi. Čengdu aviacijos variklių gamyklos turbinų mentės naudojažalias silicio karbidassutvirtinti keramikos pagrindu pagamintas kompozicines medžiagas, o atsparumas temperatūrai yra tiesiogiai iki 1600 ℃. Bandymo vairuotojas Lao Zhang pažvelgė į prietaisų skydelį ir seilėjosi: „Su tokiu našumu reaktyviniai varikliai turi kviesti tėtį!“
Dar įdomesnis naujų energijos transporto priemonių akumuliatoriaus laikiklis. Ningde gamintojo anglies pluošto kompozito laikiklis, sumaišytas su žaliuoju silicio karbidu, pasižymi 8 kartus didesniu specifiniu stiprumu nei plienas. Susidūrimo bandymo metu saugos inžinierius Lao Li paplekšnojo automobilio dureles ir nusijuokė: „Dabar šis automobilio kėbulas yra tarsi dėvėti tris neperšaunamų liemenių sluoksnius!“
5G bazinių stočių radiatorių sritis yra beprotiška. Hangdžou gamintojo aliuminio pagrindu pagamintas kompozicinis radiatorius turi kontroliuojamą šiluminio plėtimosi koeficientą iki 4,8 × 10⁻⁶/℃. Technikos direktorius parodė į šiluminio ciklo bandymų duomenis ir pasigyrė: „Jį galima reguliuoti nuo -50 ℃ iki 200 ℃, o dydžio pokytis yra rimtesnis nei „Virgo“!“
4. „Ilgalaikis požiūris“ sąnaudų sąskaitoje
Nežiūrėkite į didelę vieneto kainąžali silicio karbido mikromilteliai, tai tikrai pelninga, jei suskaičiuosite bendrą sąskaitą. Čongčingo mašinų gamykla atliko apskaitą: nors žaliavų kaina padidėjo 25 %, gaminio tarnavimo laikas pailgėjo keturis kartus, o per trejus metus sutaupytų priežiūros išlaidų pakanka naujoms dirbtuvėms pastatyti. Finansininkė bakstelėjo skaičiuotuvą ir nusijuokė: „Šis verslas pelningesnis nei skolinimasis!“
Gamybos efektyvumo pagerėjimas dar labiau džiugina slapta. Remiantis faktiniais automatizuotos gamybos linijos Tiandzine matavimais, kompozicinių medžiagų kietėjimo laikas sutrumpėjo 40 %. Dirbtuvių direktorius spoksojo į didelį ekraną ir pliaukštelėjo kojomis: „Dabar gamybos pajėgumai yra kaip skrydis raketa, o klientai nepanikuoja, kai reikalauja užsakymų!“
Šiandieniniai žali silicio karbido mikromilteliai nebėra konceptualus produktas laboratorijoje. Nuo danguje skraidančių erdvėlaivių iki naujų energijos šaltinių, važiuojančių ant žemės, nuo delno dydžio mobiliųjų telefonų lustų iki 100 metrų ilgio vėjo turbinų menčių – jie yra visur. Pramonės veteranai teigia, kad šis dalykas pramušė skylę kompozicinių medžiagų našumo lubose. Mano nuomone, tai ne tik paprastas medžiagos atnaujinimas, bet ir „šūvis į ranką“ šiuolaikinei pramonei. Jei ši tendencija tęsis, gali būti, kad vieną dieną mūsų pjaustymo lentelėms teks naudoti šią juodąją technologiją – juk kas nenorėtų, kad jų virtuvės reikmenys būtų tokio paties lygio kaip aviacijos ir kosmoso medžiagos?