Rohelise ränikarbiidipulbri saladus komposiitmaterjalide toimivuse parandamiseks
Need, kes on komposiitmaterjalidega töötanud, teavad, et erinevate materjalide eeliseid heaks roaks ühendada on keerulisem kui ämma ja minia vahelisi suhteid ühildada. Aga alates ...roheline ränikarbiidi pulber, „maagiline maitseaine“, komposiitmaterjalide ring on otse sisse lülitanud „avamisrežiimi“. Täna paljastame selle salapärase loori ja vaatame, kuidas see rohelise pulbri hunnik suudab uhked meistrid nagu süsinikkiud ja keraamika kuulekaks muuta.
1. Andekas „kuusnurkne sõdalane”
Rohelise ränikarbiidi pulber on sündinud komposiitmaterjalide „unistuste pulbrina“. Mohsi kõvadus on 9,5, mis on vaid hingetõmbe võrra halvem kui teemandil. Guangdongi piduriklotside tehas on teinud võrdluse. 20% rohelise ränikarbiidiga segatud komposiitmaterjalil on kulumiskindluse indeks, mis on kolm korda suurem kui traditsioonilistel materjalidel. Töökoja juhataja Lao Huang puudutas proovi ja pomises: „Selle kõvadusega ei jää poole tunni jooksul liivapaberiga hõõrudes isegi jälgi!“
Soojusjuhtivus on veelgi pöörasem. Shandongi Uurimisinstituut on mõõtnud andmeid ja leidnud, et 15% rohelist ränikarbiidi sisaldavate alumiiniumpõhiste komposiitmaterjalide soojusjuhtivus tõusis 220 W/(m·K)-ni, mis on 30% parem kui puhtal alumiiniumil. Tehnik Xiao Liu jõllitas termokaamerat ja hüüatas: „See soojuse hajutamise efektiivsus on võrreldav vesijahutussüsteemi paigaldamisega protsessorile!“
Keemiline stabiilsus on veelgi ainulaadsem. Ningbo keemiatorustiku vooderdusmaterjali testimisel leotati rohelist ränikarbiidist komposiitmaterjali pool aastat kontsentreeritud väävelhappes ja kaalukaotuse määr oli alla 0,3%. Kvaliteedikontrolör Lao Wang hoidis proovi üleval ja kiitles: „See korrosioonikindlus teeb isegi Taishang Laojuni alkeemiaahjule sigareti läbi!“
2. Komposiitprotsessi „maagiline hetk“
Dispersioonitehnoloogia on nüüd väga hea. Üks Jiangsu ettevõte on välja mõelnud ultraheli ja kuulveski kombinatsiooni, mis hajutab mikropulbri ühtlasemalt kui piimatees olevad pärlid. Meister Lao Li hoidis elektronmikroskoobi fotot üleval ja kiitles: „Vaadake seda jaotustihedust, sipelgad eksivad ära, kui nad üles ronivad!“
Liideste kombineerimise must tehnoloogia on veelgi ägedam. Shanghai laboris välja töötatud nano-sidestusaine on suurendanud mikropulbri ja maatriksi vahelist nakketugevust 150 MPa-ni. Projektijuht lükkas prillid üles ja ütles: „Viimane kord, kui me nihkekatset tegime, oli kinnitusdetail deformeerunud, kuid komposiitmaterjal ei delamineerunud!“
3. Tegeliku lahingukatse „esiletõstetud stseen”
Lennundustööstus on pikka aega hulluks läinud. Chengdu teatud lennukimootorite tehase turbiinilabad kasutavadroheline ränikarbiidkeraamilistel komposiitmaterjalidel põhinevate materjalide tugevdamiseks ja temperatuuritaluvus on kuni 1600 ℃. Testijuht Lao Zhang vaatas armatuurlauda ja ilastas: „Sellise jõudlusega peavad reaktiivmootorid issi kutsuma!“
Uute energiasõidukite akuklamber on veelgi põnevam. Ningde tootja süsinikkiust komposiitklambri eritugevus on pärast rohelise ränikarbiidiga segamist 8 korda suurem kui terasel. Kokkupõrketesti ajal patsutas ohutusinsener Lao Li auto ust ja naeris: „Nüüd on see autokere nagu kannaksid kolme kihti kuulikindlaid veste!“
5G tugijaamade jahutusradiaatorite valdkond on pöörane. Hangzhou tootja alumiiniumpõhisel komposiitradiaatoril on soojuspaisumistegur, mis on reguleeritud väärtusele 4,8 × 10⁻⁶/℃. Tehnikadirektor osutas termotsükli testiandmetele ja kiitles: „Seda saab reguleerida vahemikus -50 ℃ kuni 200 ℃ ja suuruse muutus on tõsisem kui Virgo puhul!“
4. „Pikaajaline perspektiiv“ kulukontol
Ära vaata kõrget ühikuhindaroheline ränikarbiidi mikropulber, see on kindlasti kasumlik, kui arvestada kogukontot. Chongqingi masinatehas on teinud raamatupidamise: kuigi tooraine hind on tõusnud 25%, on toote eluiga neljakordistunud ja kolme aastaga kokku hoitud hoolduskuludest piisab uue töökoja ehitamiseks. Finantsdaam koputas kalkulaatorile ja naeris: „See äri on kasumlikum kui võlgade kiskumine!“
Tootmistõhususe paranemine on veelgi salaja rõõmsam. Tianjini automatiseeritud tootmisliini tegelike mõõtmiste kohaselt on komposiitmaterjalide kõvenemisaeg lühenenud 40%. Töökoja juhataja jõllitas suurt ekraani ja lõi jalgadele: „Nüüd on tootmisvõimsus nagu raketisõit ja kliendid ei paanitse tellimusi peale surudes!“
Tänapäeva roheline ränikarbiidist mikropulber pole enam laboris kontseptuaalne toode. Alates taevas lendavatest kosmoselaevadest kuni maapinnal töötavate uute energiaautodeni, peopesasuurustest mobiiltelefonikiipidest kuni 100 meetri pikkuste tuuleturbiinilabadeni – see on kõikjal. Valdkonna veteranid ütlevad, et see asi on komposiitmaterjalide jõudluslage augu teinud. Minu arvates pole see lihtsalt materjali uuendus, vaid tänapäeva tööstusele „süstimine“. Kui see trend jätkub, on võimalik, et ühel päeval peavad meie lõikelauad kasutama seda musta tehnoloogiat – kes ei tahaks ju, et tema köögiriistad oleksid samal tasemel lennundusmaterjalidega?