Цирконы элсний шинэлэг бүтээгдэхүүний судалгаа, хэрэглээ
Аж үйлдвэрийн материалын тухайд олон энгийн хүмүүс энэ сэдвийг уйтгартай гэж үзэж болох ч үнэндээ үүнд нэлээд төвөгтэй зүйлс байдаг.цирконЖишээлбэл. Өмнө нь хүмүүс үүнийг зөвхөн керамик хутга, хиймэл шүд гэх мэт хатуу, гялалзсан зүйлд ашигладаг гэж үздэг байсан байж магадгүй юм. Гэхдээ материалын судалгаа, хөгжүүлэлт, үйлдвэрлэлийн хэрэглээнд оролцдог бидний хувьд энэ бол үнэт эрдэнэс юм. Ялангуяа сүүлийн жилүүдэд гарч ирсэн шинэлэг цирконий элсний бүтээгдэхүүнүүд нь үнэхээр чухал асуудлуудыг шийдэж, гайхалтай хэрэглээний хэтийн төлөвийг санал болгож байна.
Хоёр жилийн өмнө салбарын үзэсгэлэнд оролцож, галд тэсвэртэй материалын чиглэлээр олон арван жил ажилласан туршлагатай инженертэй ярилцаж байснаа санаж байна. Тэр гуяа алгадаад “Хөөе, ах аа, чи ойлгохгүй байна! Хайлуулах үйлдвэр одоо материалд маш өндөр шаардлага тавьдаг болсон! Температур улам бүр нэмэгдэж, хүрээлэн буй орчин улам бүр хатуу ширүүн болж байна. Уламжлалт материалууд үүнийг тэсвэрлэж чадахгүй. Жишээлбэл, цирконийг авч үзье. Хүн бүр үүнийг маш сайн гэдгийг мэддэг - өндөр температурт тэсвэртэй, химийн хувьд тогтвортой. Гэхдээ уламжлалт аргаар гаргаж авсан цирконийн элс нь цэвэршилтгүй, бөөмсийн жигд бус байдал эсвэл тогтворгүй байдаг. Мөн маш үнэтэй тул ашиглахад хэцүү болгодог. Ихэнхдээ “хүсэл зориг байгаа ч чадвар байхгүй” гэсэн юм.
Тэр голыг нь тавьсан. Энэ бол бидний цирконийн элсний шинэлэг судалгаа, хөгжүүлэлтийн анхны зорилго юм - эдгээр хуучин бэрхшээлийг даван туулах биш гэж үү?
Тэгэхээр инноваци яг хаана оршдог вэ? Би тайлбарлая.
Нэгдүгээрт, "цөм" өөрчлөгдөх ёстой. Өмнөх цирконий нэг асуудал байсан: түүний талст бүтэц тогтворгүй байсан. Температур хэлбэлзэх үед энэ нь дотроо "тэмцэж", бичил хагарал үүсгэдэг байв. Цаг хугацаа өнгөрөхөд гүйцэтгэл муудсан. Бидний шинэ арга барил нь найрлага, боловсруулалтад томоохон өөрчлөлт оруулахыг шаарддаг. Иттри зэрэг илүү дэвшилтэт тогтворжуулагчийг хэт өндөр температурт хайлуулах, илүү боловсронгуй бутлах, ангилах аргуудтай хослуулснаар бид энэхүү гайхалтай бүтээгдэхүүнийг бий болгосон: "хагас тогтворжуулсан цирконий". Өөрөөр хэлбэл, энэ нь цирконий хэсгүүдийн дотор "ган араг яс" бүтээхтэй адил бөгөөд өнгөрсөн үеийн хэврэг, амархан гэмтдэг материалаас ялгаатай нь шаардлагатай үед хатуу, шаардлагатай үед уян хатан байх болно. Цаашилбал, цэвэршилт тогтвортой нэмэгдэж, хольцын түвшин маш бага түвшинд хадгалагдаж байна.
Хоёрдугаарт, гадаад төрх байдал, хэлбэрт анхаарлаа хандуулах хэрэгтэй. Шинэлэг цирконий элс нь зөвхөн гоо сайхны тэмцээнд төдийгүй бөөмийн морфологи, хэмжээний тархалтын хувьд гадаад төрх байдалд онцгой анхаарал хандуулдаг. Өмнө нь өнцөгтэй, жигд бус хэмжээтэй, "бүдүүн" бөөмс нь нарийн хэрэглээнд гамшиг болж байсан. Одоо агаарын тийрэлтэт тээрэмдэх, төвөөс зугтах ангилах зэрэг нарийн төвөгтэй процессуудын тусламжтайгаар бид маш жигд бөөмийн хэмжээтэй бараг бөмбөрцөг хэлбэртэй цирконий микро нунтаг үйлдвэрлэх боломжтой болсон. Атга атгаад хамгийн сайн гурил шиг мэдрэгдэх боловч хатуулаг нь гайхалтай өндөр байдаг. Энэхүү жигд байдал нь асар их давуу талыг өгдөг: бүрхүүл эсвэл зүлгүүр болгон ашигласан эсэхээс үл хамааран үр дүн нь жигд бус түрхэлтгүйгээр тогтвортой, жигд байдаг.
Том ярих нь хэрэггүй; хөгжлийг практикт ашиглах ёстой. Эдгээр шинэлэг зүйлсцирконийн элсодоо янз бүрийн өндөр зэрэглэлийн салбарт маш их эрэлттэй байна.
Юуны өмнө, нарийн цутгах нь чухал бөгөөд ялангуяа нисэх онгоцны хөдөлгүүрийн ир, хийн турбины ир зэрэг нимгэн ханатай, нарийн төвөгтэй супер хайлшин эд ангиудад чухал ач холбогдолтой. Цутгах температур 1000 хэмээс дээш хүрч, хэвний бүрхүүлийн материалд маш өндөр шаардлага тавьдаг. Энэхүү шинэ циркон элсээр хийсэн өнгөлгөө нь маш сайн тогтвортой байдал, дулааны тэлэлтийн коэффициентийг хослуулдаг. Энэ нь цутгамал материалын гадаргуугийн өнгөлгөөг мэдэгдэхүйц сайжруулж, элс хуримтлагдах, цоорох зэрэг согогийг бараг үл үзэгдэх болгож, дараагийн өнгөлгөөний зардлыг мэдэгдэхүйц бууруулдаг. Туршлагатай гар урчууд "Энэхүү шинэ элсийг ашигласнаар ажил үнэхээр гайхалтай болсон!" гэж хэлдэг.
Өөр нэг хэрэглээ бол өндөр зэрэглэлийннунтаглах болон өнгөлөхМанай гар утасны шил, камерын линз болон төрөл бүрийн хагас дамжуулагч ваферууд нь гайхалтай гөлгөр гадаргуу шаарддаг; бага зэрэг зураас ч гэсэн үрэлтэд хүргэдэг. Өндөр хатуулаг, жигд ширхэгийн хэмжээ, маш сайн химийн болон механик шинж чанартай шинэ цирконийн ислийн микро нунтаг нь маш үр дүнтэй өнгөлгөөний шингэн юм. Арилгах хурдыг нарийн хянадаг бөгөөд зураасны эсэргүүцэл хамгийн бага тул нано хэмжээс эсвэл атомын түвшинд үнэхээр гөлгөр гадаргуутай болдог. Энгийнээр хэлбэл, таны утасны дэлгэц үүний ачаар маш гөлгөр мэдрэгддэг.
Мөн дулааны хамгаалалтын бүрхүүлүүд байдаг. Агаарын хөлгийн хөдөлгүүр болон хийн турбинууд ийм хүнд температурыг хэрхэн тэсвэрлэх вэ? Гол эд ангиудыг "дулаан тусгаарлагч бүрхүүл"-ээр шүршдэг. Энэхүү бүрхүүлд ашигласан үндсэн материалын нэг бол цирконий исэлд суурилсан керамик юм. Өндөр температурт тэсвэртэй, фазын тогтвортой байдал сайтай шинэлэг цирконий исэл элс нь хөдөлгүүрийн үр ашиг, ашиглалтын хугацаатай шууд холбоотой эдгээр дээд зэрэглэлийн бүрхүүлийн нунтаг бэлтгэх гол түүхий эд юм.
Үүнээс гадна, үүнийг хатуу ширүүн орчинд зориулсан бүтцийн керамик, дэвшилтэт галд тэсвэртэй материал, тэр ч байтугай эмнэлгийн биоматериалаас олж болно. Үүний хэрэглээ өргөжиж байна.
Ирээдүйд цирконий элсний шинэлэг зам улам өргөн болно гэдэгт би итгэж байна. Фотовольтаик, хагас дамжуулагч чип, сансар судлал зэрэг салбаруудын хурдацтай хөгжил дэвшлийн ачаар материалын гүйцэтгэлийн шаардлага улам бүр нэмэгдэх болно. Илүү цэвэр, нарийн, илүү жигд шинж чанартай, илүү хяналттай гүйцэтгэлтэй цирконий элсний бүтээгдэхүүнүүд гарцаагүй хөгжих болно. Магадгүй нэг л өдөр энэ нь бидний одоо төсөөлж ч чадахгүй байгаа газруудад гэрэлтэх болно.
Тиймээс эдгээр өчүүхэн элсний ширхэгийг дутуу үнэлж болохгүй. Тэд асар их мэргэн ухааныг агуулдаг бөгөөд томоохон салбаруудыг эрчим хүчээр хангах боломжтой. Инновацийн үнэ цэнэ нь бидний цаг үеийн эрэлт хэрэгцээг хангахын тулд материалын бүрэн боломжийг нээж өгөхөд оршино.