Керамика өнеркәсібінде жасыл кремний карбидінің микроұнтағын инновациялық қолдану
Лао Чжан 30 жылдан астам уақыт бойы керамикамен айналысып келеді. Оның ең үлкен бас ауруы бұрын шығымдылық деңгейі болған. Пеште күйдіру кезінде температураны бақылаудағы шамалы сәйкессіздік өнімде жарықтар мен деформацияларға әкелуі мүмкін. Соңғы жылдары оның зауыты «...» деп аталатын материалды қолдана бастады.жасыл кремний карбидінің микроұнтағыr«...» және жағдай күрт өзгерді. «Бұл шынымен де таңғажайып», - дейді ол. «Бұл тағамға MSG қосу сияқты - ол дәмді жақсартады және консистенциясын сақтайды».
Жасыл кремний карбидінің микроұнтағы - жоғары қаттылыққа, жоғары температураға төзімділікке және ерекше тұрақты химиялық қасиеттерге ие өте ұсақ жасыл ұнтақ. Бастапқыда негізінен абразивтер, отқа төзімді материалдар және жартылай өткізгіштерді кесу үшін қолданылған, бірақ оның керамика өнеркәсібінде қайта өркендеуін ешкім күтпеген. Дегенмен, ол соңғы жылдары керамика өнеркәсібінде көптеген жаңа бағыттардың бастамашысы болды.
1. Неліктен мен бұл туралы бұрын ойланбағанмын? — Микроұнтақты модификациялаудың «шеберлігі»
Керамика қарапайым болып көрінуі мүмкін, бірақ шын мәнінде олар өте күрделі. Дәстүрлі керамикалық корпустар кептіру және күйдіру кезінде біркелкі емес кішірейуге бейім, бұл жарылуға әкеледі. Глазурьлер де термиялық кеңею коэффициенттерінің сәйкес келмеуіне байланысты жиі жарылып кетеді. Жасыл кремний карбидінің микроұнтағын қосудан туындайтын ең үлкен айырмашылық - тұрақтылықтың жақсаруы.
Жоғары қаттылығы мен ұсақ бөлшектерінің өлшеміне байланысты, оны денеге қосу бос орындарды тиімді түрде толтырады және тығыз құрылым жасайды. Тәжірибелі шебердің сөзімен айтқанда, «Бұл қамырды он минутқа ұзағырақ илеумен бірдей - оны шайнайтын етеді». Сонымен қатар,жасыл кремний карбиді Микроұнтақтың тамаша жылу өткізгіштігі пештің ішінде температураның біркелкі таралуын қамтамасыз етеді, бұл жергілікті қызып кету немесе оттың жеткіліксіз күйіп кету қаупін азайтады. Бұл бұрын басқару қиын болған ағашпен жағылатын пеште тоқаштарды бумен пісіру сияқты. Қазір заманауи бумен пісіргіштер қиындықсыз, бірақ тиімді нұсқаны ұсынады.
2. Бұл тек «нығайту құралы» ғана емес, сонымен қатар «күш беру» мүмкіндігі.
Дегенмен, жасыл кремний карбидінің микроұнтағын тек «нығайтқыш» деп санау өте төмен баға болар еді. Бүгінгі керамика зауыттары енді тек ыдыс-аяқ, раковина және құмыралар шығарумен шектелмейді. Құрылымдық керамика, электронды керамика және тозуға төзімді керамика сияқты жоғары сапалы өнімдер барған сайын танымал бола бастады, ал жасыл кремний карбидінің микроұнтағы шынымен де «трансшекаралық сарапшы» рөлін атқарды.
Мысалы, электронды керамикалық негіздер жоғары жылу өткізгіштікті, жоғары оқшаулауды және төмен кеңеюді қажет етеді; тіпті шамалы айырмашылық компоненттердің қызмет ету мерзіміне әсер етуі мүмкін. Жасыл кремний карбидінің микроұнтағын тиісті мөлшерде қосу механикалық беріктікті ғана емес, сонымен қатар жылу өткізгіштікті де айтарлықтай жақсартады. «Бұл схемалық тақтаға кондиционерленген қабықшаны қоюмен бірдей», - деп сипаттады бір инженер.
Тағы бір мысал - тозуға төзімді керамика. Керамикалық төсемдер тау-кен машиналарында және жылу энергиясын өндіру жабдықтарында жиі қолданылады. Бұрын алюминий оксиді керамикасы тез тозатын және жиі ауыстыруды қажет ететін. Жасыл кремний карбидінің микроұнтағын қосу керамиканың қаттылығы мен тозуға төзімділігін айтарлықтай арттырып, олардың қызмет ету мерзімін 30%-дан астамға ұзартты.
3. «Жерлік» пен «технологияның» айырмашылығы - микроұнтақтың аздаған мөлшері ғана.
Бұрын дәстүрлі «балшық пен от» өнеркәсібі болып саналған керамика қазір жоғары технологияларды үнсіз қабылдап жатқанын елестету қиын болуы мүмкін. Жасыл кремний карбидінің микроұнтағы керамиканы «қазақ» стилінен «жоғары технологиялық» стиліне айналдырған негізгі катализаторлардың бірі болып табылады.
Мысалы, кейбір компаниялар қазіргі уақытта күрделі керамикалық бөлшектерді шығару үшін 3D басып шығарумен тәжірибе жасап жатыр. Басып шығару кезінде үлкен шөгу салдарынан бұл процестер көбінесе сәтсіздікке ұшырайды. Керамикалық ерітіндіге жасыл кремний карбидінің микроұнтағын қосу басылған бөлшектердің қалыпталуын және күйдіру тұрақтылығын айтарлықтай жақсартады, бұл тіпті ұсақ керамикалық бөлшектерді де бір уақытта сәтті басып шығаруға мүмкіндік береді.
Тағы бір мысал - экологиялық таза керамикалық сүзгі элементтері. Өнеркәсіптік ағынды суларды немесе пайдаланылған газдарды тазарту кезінде дәстүрлі керамикалық сүзгілер бітелуге бейім және беріктігі жеткіліксіз. Жасыл кремний карбидінің микроұнтағын қосу сүзгі элементтерінің біркелкі тесіктерге, жақсартылған механикалық қасиеттерге және химиялық төзімділіктің жоғарылауына әкеледі, бұл оларды шынымен «берік және төзімді» етеді.
4. Әрине, қиындықтар бар, бірақ алдағы жол алға жылжуда.
Әзіргежасыл кремний карбидінің микроұнтағыперспективалы, бірақ бұл панацея емес. Қазіргі уақыттағы ең үлкен мәселе - құны. Жоғары тазалықтағы жасыл кремний карбидінің микроұнтағы салыстырмалы түрде қымбат болып қала береді, бұл орта және төменгі деңгейлі керамика шығаратын компаниялар үшін кеңінен қолдануды қиындатады.
Екінші мәселе - процестің бейімделуі. Әртүрлі керамикалық құрамдар мен күйдіру жүйелері микроұнтақтардың бөлшектерінің мөлшері мен мөлшеріне қойылатын нақты талаптарды талап етеді. Табысқа жай ғана «оны сүлгімен лақтыру» арқылы қол жеткізу мүмкін емес. Бұл кең ауқымды сынақтар мен қателіктерді қажет етеді, тіпті қолданыстағы өндіріс желілерін өзгертуді де қажет етеді. «Сіз тастарды сезіну арқылы өзеннен өтуіңіз керек, бірақ дұрыс жасағаннан кейін жол әлдеқайда кеңейеді», - деді өндіріс менеджері.
Дегенмен, зерттеулер мен әзірлемелерге инвестиция салуға дайын компаниялардың саны артып келеді, ал отандық өндірісте өндірілген жоғары сапалы жасыл кремний карбидінің микроұнтақтары шығарыла бастады. Бағалар қолжетімді болып келеді, ал қолдану технологиясы жетіліп келеді.
5. Қорытынды: Кішкентай ұнтақ, үлкен болашақ
Артқа көз жүгіртсек, керамика өнеркәсібінде жасыл кремний карбидінің микроұнтағын қолдану «өнеркәсіптік жаңғыртуға ықпал ететін материалдық инновацияның» ерекше типтік мысалы болып табылады. Дөңгелекті қайта ойлап табудың орнына, ол қолданыстағы процестерді оңтайландырады және біріктіреді, дәстүрлі қолөнерге жаңа өмір сыйлайды.
Бір сала ардагерінің айтуынша, «Керамика мыңдаған жылдар бойы дамып, өзгеріссіз қалды. Саз балшық сол күйінде қалды, от сол күйінде қалды, бірақ жаңа нәрсе қосу жаңа мүмкіндіктер туғызады».
Мүмкін, шынайы инновация осындай шығар: ол міндетті түрде таңқаларлық болуы шарт емес, тек дұрыс болуы керек. Жасыл кремний карбидінің микроұнтағы - дәл осы құбылыс - ол керамиканың табиғаты мен тағдырын тыныш және байқалмай өзгертіп жатыр.
Болашақтың керамикасы жеңілірек, берік және ақылды болуы мүмкін. Ал жасыл кремний карбидінің микроұнтағы сияқты «көрінбейтін батырлар» бізге одан да көп тосынсыйлар әкелуі мүмкін.