Ногоон цахиурын карбидын микро нунтаг нь бүрэх материалын гүйцэтгэлийг хэрхэн оновчтой болгодог вэ?
Дээр хэдэн зуун метрийн өндөрт хүчтэй салхи үлээж байв. Хөгшин Ли аюулгүйн олсоо чадварлаг уяж, өмнөө байгаа аварга том салхин турбины ирийг шалгаж эхлэв. Түүний барзгар хуруунууд ирний урд ирмэгийн дагуух жижиг боловч түгшүүртэй элэгдлийн ул мөрийг зурж байв - энэ нь салхи, элсний улмаас хамгийн их гэмтдэг газар байв. Удахгүй ирийг засахын тулд буулгах шаардлагатай болно гэдгийг тэр мэдэж байсан тул хөмсөг зангидав. Ирний гадаргуу дээрх тусгай бүрхүүл нь салхи, элсний элэгдлээс хамгаалах эхний шугам юм. Энэхүү хамгаалалтын дотор чухал "хатуу яс" оршдог -ногоон цахиурын карбидын бичил нунтаг.
“Энэхүү өтгөн ногоон 'нарийн элс' нь ач холбогдолгүй мэт санагдаж болох ч үүнгүйгээр бидний ирний бүрхүүл цаас шиг байх байсан!” гэж Хуучин Ли шинэ техникчдэд байнга хэлдэг байв. Бүрхүүл материалын асар том ертөнцөд ногоон цахиурын карбидын бичил нунтаг нь орлуулшгүй үүрэг гүйцэтгэдэг. Энэ нь зөвхөн бүрхүүлийн "нуруу" төдийгүй ерөнхий гүйцэтгэлийг нь сайжруулдаг олон талын хэрэгсэл юм.
"Хатуу яснууд" нь "Алмазан бамбай"-г дэмждэг
Ногоон цахиурын карбидМикро нунтаг нь энгийнээр хэлбэл, хэт цэвэр цахиурын карбид (SiC) бөгөөд микрон хэмжээтэй нунтаг болгон нарийн нунтагладаг. Үүний хамгийн гайхалтай шинж чанар нь хатуулаг юм! Түүний Мохсын хатуулаг нь 9.5 хүрдэг бөгөөд энэ нь зөвхөн алмаз болон куб борын нитридээс давж, ердийн гангаас хамаагүй хатуу юм. Үүнийг янз бүрийн элэгдэлд тэсвэртэй бүрхүүлд нэмэх нь зөөлөн шаварт тоо томшгүй олон жижиг алмаазны үр тариа нэмэхтэй адил юм.
Өндөр хурдтай элс, металлын хог хаягдал, эсвэл зэврэлттэй шингэнд цохиулсан бүрхүүлийн гадаргууг төсөөлөөд үз дээ. Хэрэв бүрхүүл нь зүгээр л зөөлөн давирхай эсвэл металл байсан бол хэдхэн секундын дотор элэгдэж, элэгдэх байсан. Гэсэн хэдий ч ногоон цахиурын карбидын бичил нунтаг нь бүрхүүлийн матриц дотор жигд тархсан тул эдгээр хатуу хэсгүүд нь тоо томшгүй олон жижиг "бамбай" болон "цайз" шиг ажилладаг. Тэд цохилтын энергийг шингээж, тарааж, бүрхүүлийн материалын элэгдэл, алдагдлыг мэдэгдэхүйц удаашруулдаг. Бат бөх, удаан эдэлгээтэй бүрхүүл болох ногоон цахиурын карбидын бичил нунтагыг уул уурхайн дамжуулах хоолойн дотор хана, экскаваторын хувин шүд, газрын тосны өрөмдлөгийн гол эд ангиудад ашигладаг. Энэхүү "хатуулаг" нь бүрхүүлийн ашиглалтын хугацааг экспоненциалаар уртасгаж, засвар үйлчилгээ, солих давтамж, зардлыг мэдэгдэхүйц бууруулдаг.
"Бэхжүүлсэн ган" нь биеийг бэхжүүлдэг
Ногоон цахиурын карбидын бичил нунтаг нь зөвхөн бат бөх чанарыг өгөхөөс гадна бүрээсийг бэхжүүлдэг.Бүрээсний материал, ялангуяа эпокси болон полиуретан зэрэг полимер суурьтай нь ихэвчлэн хязгаарлагдмал бат бөх, хатуулаг, халуунд тэсвэртэй байдаг. Ногоон цахиурын карбидын бичил нунтаг нь бетонд нэмсэн ган тор шиг үйлчилдэг бөгөөд бүрхүүлийн ерөнхий механик шинж чанарыг мэдэгдэхүйц сайжруулдаг.
1. Бат бөх чанар ба модуль: Хатуу ногоон цахиурын карбидын хэсгүүд нь бүрхүүлийн матрицтай нягт холбогдож, ачааллыг үр дүнтэй дамжуулж, тараадаг. Бүрхүүл нь цохилтод өртөх эсвэл нугалах үед эдгээр хэсгүүд нь хагарал амархан тархахаас сэргийлж, бүрхүүлийн цохилтын бат бэх, гулзайлтын бат бэх, уян хатан модулийг (хөшүүн байдлыг) мэдэгдэхүйц сайжруулдаг. Энэ нь зөөлөн хөрсөнд чулуу нэмэхтэй адил юм - энэ нь замыг байгалийн жамаар илүү бат бөх, даралтад тэсвэртэй болгодог.
2. Хэмжээст тогтвортой байдал ба дулааны эсэргүүцэл:Ногоон цахиурын карбид (GSIC)Дулааны тэлэлтийн бага коэффициенттэй бөгөөд маш сайн дулааны тогтвортой байдалтай (1000 хэмээс дээш температурыг задралгүйгээр тэсвэрлэх чадвартай). Бүрхүүл дээр нэмэхэд халуун, хүйтэн орчинд ээлжлэн тэлэлт ба агшилтаас үүдэлтэй хэв гажилт, хагарал, тэр ч байтугай хальслахаас үр дүнтэй сэргийлдэг. Энэ нь температурын өндөр хэлбэлзлийн дор ажилладаг эсвэл өндөр температурт хатуурах шаардлагатай бүрхүүлд чухал ач холбогдолтой. Энэ нь бүрхүүлийг тогтвортой байлгаж, температурын хэлбэлзлийн дор хэв гажилтыг тэсвэрлэхийг баталгаажуулдаг.
"Дулааны хамгаалалт" ба "дулаан дамжуулагч сүлжээ"-ний хоорондох нарийн тэнцвэр
Ногоон GSIC бичил нунтагуудын дулааны шинж чанарыг бүрэх үйлдвэрлэлд судалсан бөгөөд гол нь хэрэглээний шаардлага юм.
Дулаан тусгаарлагч: Өндөр температурт тэсвэртэй зуухны хана эсвэл хөдөлгүүрийн эд анги гэж төсөөлөөд үз дээ. ХэзээGSICМикро нунтаг нь сүвэрхэг дулаан тусгаарлагч бүрхүүлд (жишээлбэл, керамик суурьтай эсвэл тусгай давирхай суурьтай бүрхүүл) жигд тархсан байдаг бол нунтаг нь өөрөө сайн дулаан дамжуулалттай байдаг ч бүрхүүл доторх дулааны урсгалын замын мушгиралтыг нэмэгдүүлдэг. Тэд мөн нүх сүвтэй синергетик байдлаар ажиллаж, дулааныг бүрхүүлд хурдан нэвтрэхээс сэргийлдэг. Энэ нь зуух болон гадаад ертөнцийн хооронд тоо томшгүй олон жижиг тусгаарлагч тоосго (ногоон цахиурын карбидын хэсгүүд) болон агаараас бүрдсэн хананы төөрдөг байшин барихтай адил бөгөөд бүрхүүлийн дулаан тусгаарлалтыг ихээхэн сайжруулдаг.
Дулаан дамжуулалтыг сайжруулах: Үүний эсрэгээр, электрон эд ангиудын капсулжуулалтын бүрхүүл эсвэл хурдан дулаан дамжуулалт шаарддаг зарим металл суурьтай элэгдэлд тэсвэртэй бүрхүүлийн хувьд ногоон цахиурын карбидын нунтаг нь "дулаан дамжуулагчийн мэргэжилтэн" болдог. Түүний дулаан дамжуулалт нь ихэнх полимер болон металл суурьтай харьцуулахад хамаагүй өндөр байдаг. Энэ нь бүрхүүл дотор үр дүнтэй дулааны сүлжээ үүсгэх үед тоо томшгүй олон микроскопийн "хурдны зам" шиг ажиллаж, бүрхүүлийн гадаргуу руу дотоод дулааныг хурдан дамжуулж, тарааж, төхөөрөмжийн хэт халалт, эвдрэлээс сэргийлдэг. Энэ нь халуун чипний гадаргуу дээр өндөр үр ашигтай дулаан дамжуулагч хэсгүүдээр шингээсэн "дулааны зуурмаг"-ын давхаргыг түрхэхтэй адил юм.