Skrivnost zelenega silicijevega karbidnega prahu za izboljšanje učinkovitosti kompozitnih materialov

Tisti, ki so delali s kompozitnimi materiali, vedo, da je težje združiti prednosti različnih materialov v dobro jed kot uskladiti odnos med taščo in snaho. Toda od pojavazeleni silicijev karbidni prah, »čarobna začimba«, krog kompozitnih materialov je neposredno vklopil »način odpiranja«. Danes pa razkrijmo to skrivnostno tančico in poglejmo, kako lahko ta kup zelenega prahu naredi poslušne ponosne mojstre, kot sta ogljikova vlakna in keramika.

1. Nadarjeni »šestkotni bojevnik«

Zeleni silicijev karbidni prah se je rodil kot "sanjski prah" med kompozitnimi materiali. Mohsova trdota je 9,5, kar je le malo slabše od diamanta. Tovarna zavornih ploščic v Guangdongu je naredila primerjavo. Kompozitni material, pomešan z 20 % zelenega silicijevega karbida, ima indeks odpornosti proti obrabi, ki je trikrat večji od tradicionalnega materiala. Vodja delavnice Lao Huang se je dotaknil vzorca in zamrmral: "S to trdoto ne morete pustiti niti sledi, če ga pol ure drgnete z brusnim papirjem!"

Toplotna prevodnost je še bolj nezaslišana. Raziskovalni inštitut Shandong je izmeril podatke in ugotovil, da se je toplotna prevodnost kompozitnih materialov na osnovi aluminija, ki vsebujejo 15 % zelenega silicijevega karbida, povzpela na 220 W/(m·K), kar je 30 % več kot pri čistem aluminiju. Tehnik Xiao Liu je strmel v termovizijsko kamero in vzkliknil: »Ta učinkovitost odvajanja toplote je primerljiva z namestitvijo vodnega hladilnega sistema na procesor!«

Kemijska stabilnost je še bolj edinstvena. Pri preizkusu obloge kemičnega cevovoda v Ningbu je bil zeleni kompozitni material iz silicijevega karbida pol leta namočen v koncentrirani žveplovi kislini, stopnja izgube teže pa je bila manjša od 0,3 %. Inšpektor kakovosti Lao Wang je dvignil vzorec in se pohvalil: »Zaradi te odpornosti proti koroziji mora celo alkimična peč Taishang Laojun prestati cigareto!«

2. »Čarobni trenutek« kompozitnega procesa

Tehnologija disperzije je zdaj zelo dobra. Podjetje v Jiangsuju je izumilo kombinacijo "ultrazvoka in mletja kroglic", ki mikroprah dispergira bolj enakomerno kot bisere v mlečnem čaju. Mojster Lao Li je pokazal fotografijo z elektronskim mikroskopom in se pohvalil: "Poglejte to gostoto porazdelitve, mravlje se bodo izgubile, če bodo splezale navzgor!"

Črna tehnologija kombiniranja vmesnikov je še bolj ostra. Nano-vezno sredstvo, ki ga je razvil laboratorij v Šanghaju, je povečalo trdnost vezi med mikroprahom in matrico na 150 MPa. Vodja projekta je dvignil očala in rekel: »Nazadnje, ko smo izvedli strižni test, se je vpenjalo deformiralo, vendar se kompozitni material ni odlepil!«

3. »Vrhunski prizor« dejanskega bojnega preizkusa

Letalska in vesoljska industrija je že dolgo časa nora. Lopatice turbin neke tovarne letalskih motorjev v Chengduju uporabljajozeleni silicijev karbidza ojačitev kompozitnih materialov na osnovi keramike, temperaturna odpornost pa je neposredno do 1600 ℃. Testni voznik Lao Zhang je pogledal armaturno ploščo in se slinil: "S to zmogljivostjo morajo reaktivni motorji poklicati očka!"

Nosilec akumulatorja za vozila na nova energijska energetska omrežja je še bolj vznemirljiv. Nosilec iz kompozita ogljikovih vlaken proizvajalca v Ningdeju ima po mešanju z zelenim silicijevim karbidom specifično trdnost 8-krat večjo od jekla. Med preizkusom trčenja je varnostni inženir Lao Li potrepljal vrata avtomobila in se zasmejal: »Zdaj je ta karoserija avtomobila, kot da bi nosil tri plasti neprebojnih jopičev!«

Področje hladilnih odvodov za bazne postaje 5G je noro. Kompozitni radiator na osnovi aluminija proizvajalca v Hangzhouu ima koeficient toplotnega raztezanja, ki je nadzorovan na 4,8 × 10⁻⁶/℃. Tehnični direktor je opozoril na podatke o toplotnih cikličnih preskusih in se pohvalil: »Nastavljiv je od -50℃ do 200℃, sprememba velikosti pa je resnejša kot pri Virgo!«

4, »Dolgoročnost« v obračunu stroškov

Ne glejte na visoko ceno enotezeleni mikroprah silicijevega karbida, je vsekakor dobičkonosno, če izračunate celoten račun. Tovarna strojev v Chongqingu je opravila obračun: čeprav so se stroški surovin povečali za 25 %, se je življenjska doba izdelka početverila, stroški vzdrževanja, prihranjeni v treh letih, pa so dovolj za gradnjo nove delavnice. Finančna gospa je potrkala po kalkulatorju in se zasmejala: »Ta posel je bolj donosen kot oderuštvo!«

Izboljšanje proizvodne učinkovitosti je še bolj na skrivaj veselo. Glede na dejanske meritve avtomatizirane proizvodne linije v Tianjinu se je čas strjevanja kompozitnih materialov skrajšal za 40 %. Vodja delavnice je strmel v velik zaslon in tlesknil z nogami: »Zdaj je proizvodna zmogljivost kot vožnja z raketo, stranke pa ne paničarijo, ko priganjajo naročila!«

Današnji zeleni mikroprah silicijevega karbida ni več konceptualni izdelek v laboratoriju. Od vesoljskih plovil, ki letijo v zraku, do vozil z novo energijo, ki se premikajo po tleh, od čipov mobilnih telefonov v velikosti dlani do 100 metrov dolgih lopatic vetrnih turbin, je povsod. Veterani v industriji pravijo, da je ta stvar naredila luknjo v zgornjo mejo zmogljivosti kompozitnih materialov. Po mojem mnenju to ni le preprosta nadgradnja materiala, temveč "injekcijo v roko" za sodobno industrijo. Če se bo ta trend nadaljeval, je možno, da bodo nekega dne naše deske za rezanje morale uporabljati to črno tehnologijo – navsezadnje, kdo si ne želi, da bi bili njegovi kuhinjski pripomočki na isti ravni kot materiali za vesoljsko industrijo?