Ногоон цахиурын карбидын микро нунтаг өвөрмөц шинж чанар, хэрэглээний хэтийн төлөвийг нээлээ
Өнөөгийн өндөр технологийн материалын салбарт ногоон цахиурын карбидын микро нунтаг нь физик, химийн өвөрмөц шинж чанараараа материалын шинжлэх ухааны нийгэмлэгийн анхаарлын төвд аажмаар орж байна. Нүүрстөрөгч болон цахиурын элементүүдээс бүрдэх энэхүү нэгдэл нь тусгай болор бүтэц, маш сайн гүйцэтгэлийн улмаас үйлдвэрлэлийн олон салбарт өргөн хэрэглээний хэтийн төлөвийг харуулсан. Энэхүү нийтлэл нь ногоон цахиурын карбидын микро нунтаг өвөрмөц шинж чанар, түүнийг янз бүрийн салбарт ашиглах боломжийг нарийвчлан судлах болно.
1. Ногоон цахиурын карбидын микро нунтаг үндсэн шинж чанарууд
Ногоон цахиурын карбид (SiC) нь нийлэг хэт хатуу материал бөгөөд ковалент холбоонд хамаардаг. Түүний болор бүтэц нь алмааз шиг бүтэцтэй зургаан өнцөгт системийг харуулдаг. Ногоон цахиурын карбидын микро нунтаг гэдэг нь ихэвчлэн 0.1-100 микрон хэмжээтэй ширхэгийн хэмжээтэй нунтаг бүтээгдэхүүнийг хэлдэг бөгөөд өнгө нь янз бүрийн цэвэршилт, хольцын агууламжаас шалтгаалан цайвар ногооноос хар ногоон хүртэл янз бүрийн өнгөтэй байдаг.
Микроскопийн бүтцээс харахад ногоон цахиурын карбидын талст дахь цахиурын атом бүр нь дөрвөн нүүрстөрөгчийн атомтай тетраэдр зохицуулалт үүсгэдэг. Энэхүү хүчтэй ковалент холболтын бүтэц нь материалд маш өндөр хатуулаг, химийн тогтвортой байдлыг өгдөг. Ногоон цахиурын карбидын Mohs хатуулаг нь 9.2-9.3 хүрч, алмаз ба шоо борын нитридын дараа хоёрдугаарт ордог бөгөөд энэ нь зүлгүүрийн салбарт орлуулашгүй болгодог гэдгийг тэмдэглэх нь зүйтэй.
2. Ногоон цахиурын карбидын микро нунтаг өвөрмөц шинж чанар
1. Маш сайн механик шинж чанартай
Ногоон цахиурын карбидын микро нунтаг хамгийн онцгой шинж чанар нь түүний маш өндөр хатуулаг юм. Түүний Vickers хатуулаг нь 2800-3300кг/мм² хүрч, хатуу материалыг боловсруулахад сайн ажилладаг. Үүний зэрэгцээ, ногоон цахиурын карбид нь сайн шахалтын бат бөх бөгөөд өндөр температурт өндөр механик хүчийг хадгалж чаддаг. Энэ функц нь үүнийг эрс тэс орчинд ашиглах боломжтой болгодог.
2. Маш сайн дулааны шинж чанартай
Ногоон цахиурын карбидын дулаан дамжилтын илтгэлцүүр нь 120-200Вт/(м·К) өндөр бөгөөд энэ нь энгийн гангаас 3-5 дахин их байна. Энэ нь маш сайн дулаан дамжилтын чанар нь түүнийг дулаан ялгаруулах хамгийн тохиромжтой материал болгодог. Хамгийн гайхалтай нь ногоон цахиурын карбидын дулааны тэлэлтийн коэффициент нь ердөө 4.0×10⁻⁶/℃ бөгөөд энэ нь температур өөрчлөгдөхөд хэмжээсийн тогтвортой байдал сайтай бөгөөд дулааны тэлэлт, агшилтын улмаас илэрхий хэв гажилт үүсгэхгүй гэсэн үг юм.
3. Химийн гайхалтай тогтвортой байдал
Химийн шинж чанарын хувьд ногоон цахиур карбид нь маш хүчтэй идэвхгүй байдлыг харуулдаг. Энэ нь ихэнх хүчил, шүлт, давсны уусмалын зэврэлтийг тэсвэрлэх чадвартай бөгөөд өндөр температурт ч тогтвортой байж чаддаг. Туршилтаас харахад ногоон цахиурын карбид нь исэлдүүлэгч орчинд 1000 хэмээс доош температурт сайн тогтвортой байдлыг хадгалж чаддаг бөгөөд энэ нь идэмхий орчинд удаан хугацаагаар ашиглах боломжтой болгодог.
4. Тусгай цахилгаан шинж чанар
Ногоон цахиур карбид нь 3.0эВ-ийн өргөнтэй өргөн зурвас бүхий хагас дамжуулагч материал бөгөөд энэ нь цахиурын 1.1эВ-ээс хамаагүй том юм. Энэ онцлог нь илүү өндөр хүчдэл, температурыг тэсвэрлэх боломжийг олгодог бөгөөд цахилгаан эрчим хүчний электрон төхөөрөмжүүдийн салбарт онцгой давуу талтай юм. Нэмж дурдахад ногоон цахиурын карбид нь электроны өндөр хөдөлгөөнтэй тул өндөр давтамжийн төхөөрөмжүүдийг боловсруулах боломжтой болгодог.
3. Ногоон цахиурын карбидын микро нунтаг бэлтгэх үйл явц
Ногоон цахиурын карбидын микро нунтаг бэлтгэх нь голчлон Ачесон процессыг ашигладаг. Энэ арга нь кварцын элс, нефтийн коксыг тодорхой хувь хэмжээгээр хольж, эсэргүүцэх зууханд 2000-2500 ℃ хүртэл халааж урвалд оруулдаг. Урвалын үр дүнд үүссэн блоклог ногоон цахиурын карбид нь бутлах, ангилах, даршилж авах зэрэг процессуудад орж эцэст нь янз бүрийн ширхэгийн хэмжээтэй бичил нунтаг бүтээгдэхүүн гаргаж авдаг.
Сүүлийн жилүүдэд техник технологи хөгжихийн хэрээр бэлтгэлийн зарим шинэ арга бий болсон. Химийн уурын хуримтлал (CVD) нь өндөр цэвэршилттэй нано хэмжээний ногоон цахиурын карбидын нунтаг бэлтгэх боломжтой; sol-gel арга нь нунтаг ширхэгийн хэмжээ, морфологийг нарийн хянах боломжтой; плазмын арга нь тасралтгүй үйлдвэрлэлд хүрч, үйлдвэрлэлийн үр ашгийг дээшлүүлэх боломжтой. Эдгээр шинэ процессууд нь ногоон цахиурын карбидын микро нунтагийн гүйцэтгэлийг оновчтой болгох, хэрэглээг өргөжүүлэх илүү их боломжийг олгодог.
4. Ногоон цахиурын карбидын микро нунтаг хэрэглэх үндсэн хэсэг
1. Нарийн нунтаглах, өнгөлөх
Хэт хатуу зүлгүүрийн хувьд ногоон цахиурын карбидын микро нунтаг нь цементжүүлсэн карбид, керамик, шил болон бусад материалыг нарийн боловсруулахад өргөн хэрэглэгддэг. Хагас дамжуулагчийн үйлдвэрлэлд өндөр цэвэршилттэй ногоон цахиурын карбидын нунтаг цахиур өргүүрийг өнгөлөхөд ашигладаг бөгөөд зүсэх чадвар нь уламжлалт хөнгөн цагаан зүлгүүрээс илүү сайн байдаг. Оптик бүрэлдэхүүн хэсгүүдийн боловсруулалтын салбарт ногоон цахиурын карбидын нунтаг нь нано хэмжээний гадаргуугийн тэгш бус байдлыг хангаж, өндөр нарийвчлалтай оптик бүрэлдэхүүн хэсгүүдийн боловсруулалтын шаардлагыг хангаж чадна.
2. Дэвшилтэт керамик материал
Ногоон цахиур карбидын нунтаг нь өндөр үзүүлэлттэй керамик эдлэл бэлтгэх чухал түүхий эд юм. Маш сайн механик шинж чанар, дулааны тогтвортой байдал бүхий бүтцийн керамик эдлэлийг халуун даралтын агломержуулалт эсвэл урвалын агшилтын процессоор хийж болно. Энэ төрлийн керамик материалыг механик чигжээс, холхивч, хошуу зэрэг гол эд ангиудад, ялангуяа өндөр температур, зэврэлт зэрэг хүнд хэцүү нөхцөлд өргөн ашигладаг.
3. Электрон ба хагас дамжуулагч төхөөрөмж
Электроникийн салбарт ногоон цахиурын карбидын нунтагыг өргөн зурвас бүхий хагас дамжуулагч материалыг бэлтгэхэд ашигладаг. Ногоон цахиурын карбид дээр суурилсан цахилгаан төхөөрөмжүүд нь өндөр давтамж, өндөр хүчдэл, өндөр температурт ажиллах шинж чанартай бөгөөд шинэ эрчим хүчний машин, ухаалаг сүлжээ болон бусад салбарт асар их боломжийг харуулж байна. Ногоон цахиурын карбидын цахилгаан төхөөрөмжүүд нь уламжлалт цахиурт суурилсан төхөөрөмжтэй харьцуулахад эрчим хүчний алдагдлыг 50% -иар бууруулж чаддаг болохыг судалгаагаар тогтоожээ.
4. Нийлмэл арматур
Ногоон цахиур карбидын нунтагыг металл эсвэл полимер матрицад арматурын үе шат болгон нэмэх нь нийлмэл материалын бат бэх, хатуулаг, элэгдэлд тэсвэртэй байдлыг ихээхэн сайжруулдаг. Сансрын салбарт хөнгөн цагаан дээр суурилсан цахиурын карбидын нийлмэл материалыг хөнгөн, өндөр бат бэх бүтцийн эд анги үйлдвэрлэхэд ашигладаг; автомашины үйлдвэрлэлд цахиурын карбидаар бэхжүүлсэн тоормосны дэвсгэр нь өндөр температурт маш сайн тэсвэртэй байдаг.
5. Галд тэсвэртэй материал ба бүрээс
Ногоон цахиурын карбидын өндөр температурт тогтвортой байдлыг ашиглан өндөр үзүүлэлттэй галд тэсвэртэй материалыг бэлтгэх боломжтой. Ган хайлуулах үйлдвэрт цахиурын карбидын галд тэсвэртэй тоосго нь тэсэлгээний зуух, хувиргагч зэрэг өндөр температурт ажиллах төхөөрөмжид өргөн хэрэглэгддэг. Нэмж дурдахад, цахиурын карбидын бүрээс нь үндсэн материалын элэгдэл, зэврэлтээс маш сайн хамгаалж чаддаг бөгөөд химийн төхөөрөмж, турбины ир болон бусад салбарт ашиглагддаг.