የላቀ የሴራሚክ ምህንድስና በዘመናዊ ሴሚኮንዳክተር እና በመፍጨት ሂደቶች ውስጥ ትክክለኛነትን እንደገና ሊወስን ይችላል?

በዘመናዊው የማኑፋክቸሪንግ ዘርፍ የማይክሮን-ደረጃ ትክክለኛነትን ያለማቋረጥ መከታተል ባህላዊ ቁሳቁሶችን ወደ ፍፁም አካላዊ ገደባቸው አድርጓቸዋል። ከሴሚኮንዳክተር ማምረቻ እስከ ከፍተኛ ደረጃ ኦፕቲክስ ያሉ ኢንዱስትሪዎች የበለጠ መቻቻል ስለሚያስፈልጋቸው፣ ውይይቱ ከባህላዊ ብረቶች ወደ ቴክኒካዊ ሴራሚክስ ልዩ ችሎታዎች ተሸጋግሯል። የዚህ ዝግመተ ለውጥ ዋና ነጥብ አንድ መሠረታዊ ጥያቄ አለ፡ አምራቾች ጥቃቅን ቅንጣት እንኳን ወደ አስከፊ ውድቀት ሊያመራ በሚችልበት አካባቢ ፍጹም መረጋጋት እና ግጭት የሌለበት እንቅስቃሴ እንዴት ማግኘት ይችላሉ? መልሱ እየጨመረ የሚሄደው ባለ ቀዳዳ ሴራሚክስ እና ከፍተኛ ጥግግት ያለው የዚርኮኒያ ክፍሎች ውህደት ውስጥ ነው።

ከፍተኛ ትክክለኛነት ያላቸውን የመፍጨት ማሽኖችን የሚያንቀሳቅሱ መሐንዲሶች የሚያጋጥሟቸውን ተግዳሮቶች ስንመረምር፣ ዋናው መሰናክል ብዙውን ጊዜ የአካላዊ ንክኪ እና የሙቀት አስተዳደር ነው። ባህላዊ ሜካኒካል ክላምፕ ወይም መደበኛ የቫኩም ክላች ብዙውን ጊዜ ጥቃቅን ጭንቀቶችን ወደ workpiece ያስተዋውቃሉ፣ ይህም በማይክሮስኮፕ ብቻ የሚታይ ነገር ግን የመጨረሻውን ምርት ትክክለኛነት የሚያበላሽ ወደ መበስበስ ይመራል። ይህ የፈጠራ ሥራ ፈጠራ የሚሠራበት ቦታ ነው።የመምጠጥ ሳህንለመፍጨት ማሽን አፕሊኬሽኖች ሥር ነቀል ለውጥ አድርጓል። እነዚህ ሳህኖች ቀደም ሲል ሊደረስበት የማይችል ተመሳሳይ የሆነ የግፊት ስርጭት ደረጃ ይሰጣሉ፣ ይህም በብረታ ብረት ዕቃዎች ውስጥ የተለመዱ የጭንቀት ነጥቦች ሳይኖሩት የስራው ክፍል ፍጹም ጠፍጣፋ ሆኖ እንዲቆይ ያረጋግጣል።

እውነተኛው “አስማት” የሚከሰተው ባለ ቀዳዳ ሴራሚክስ አየር ተንሳፋፊ ቁራጭ ቁሳዊ ሳይንስን በቅርበት ስንመለከት ነው። ከጠንካራ ቁሳቁሶች በተለየ መልኩ፣ የተነደፉ ባለ ቀዳዳ ሴራሚክስ ቁጥጥር የሚደረግበት፣ እርስ በእርስ የተገናኙ የማይክሮስኮፕ ቀዳዳዎች አውታረ መረብ አላቸው። የተጨመቀ አየር በዚህ መዋቅር ውስጥ ሲገባ፣ ቀጭን፣ እጅግ በጣም ጠንካራ “የአየር ትራስ” ይፈጥራል። ይህም ስስ ዋፈር ወይም እጅግ በጣም ቀጭን ብርጭቆ እንዳይገናኝ በማድረግ ክፍሉን በአየር አልጋ ላይ ውጤታማ በሆነ መንገድ እንዲያንሳፍፍ ያስችለዋል። በሴሚኮንዳክተር ውጤታማነት ላይ ለሚያተኩሩ ዓለም አቀፍ ታዳሚዎች፣ ይህ ቴክኖሎጂ ማሻሻያ ብቻ አይደለም፤ የምርት ብክነትን ለመቀነስ እና የገጽታ ብክለትን ለመከላከል አስፈላጊ ነው።

ይሁን እንጂ የእነዚህ ስርዓቶች ውጤታማነት በአብዛኛው የተመካው በአካባቢው ባለው ሃርድዌር ጥራት ላይ ነው። ከፍተኛ አፈጻጸም ያለው የአየር ተሸካሚ ወይም የመምጠጥ ስርዓት ጥሩ የሚሆነው ከሚደግፈው ፍሬም ጋር እኩል ነው። ይህም የማሽኑ ዋና አካል ሆነው የሚያገለግሉ ጥቅጥቅ ያሉ የሴራሚክ ትክክለኛነት ክፍሎችን ፍላጎት እንዲጨምር ምክንያት ሆኗል። ቀዳዳ ያላቸው ክፍሎች የአየር ትራስን ስስ በይነገጽ የሚይዙ ሲሆኑ፣ ጥቅጥቅ ያሉ ክፍሎች ግን ጥቅጥቅ ያሉ ናቸው።የሴራሚክ ክፍሎችበሚሊዮኖች በሚቆጠሩ ዑደቶች ላይ አሰላለፍን ለመጠበቅ የሚያስፈልገውን መዋቅራዊ ጥንካሬ እና የሙቀት መረጋጋት ይሰጣሉ። ሴራሚክስ ከማይዝግ ብረት ወይም ከአሉሚኒየም ጋር ሲነጻጸር በጣም ዝቅተኛ የሙቀት መስፋፋት ስላለው፣ ከፍተኛ ፍጥነት ያለው መፍጨት ግጭት ከፍተኛ የአካባቢ ሙቀት ስለሚያመነጭ በመጠን ረገድ የተረጋጋ ሆነው ይቆያሉ።

ይህንን ክፍያ ከሚመሩ ቁሳቁሶች መካከል ዚርኮኒያ ($ZrO_2$) በኢንዱስትሪው ውስጥ እንደ “ሴራሚክ ብረት” ጎልቶ ይታያል። ልዩ የሆነው የስብራት ጥንካሬው እና የመልበስ መቋቋም ንፁህ የሆነ የገጽታ አጨራረስ እየጠበቁ አስቸጋሪ የኢንዱስትሪ አካባቢዎችን መቋቋም ለሚገባቸው ክፍሎች ተስማሚ እጩ ያደርገዋል። በመፍጨት አውድ ውስጥ፣ የዚርኮኒያ ክፍሎች በሳምንታት ውስጥ ሌሎች ቁሳቁሶችን የሚያበላሹ ሻካራ ዝቃጭ እና የማያቋርጥ ሜካኒካል ብልሽትን ይቋቋማሉ። ለወሳኝ የመንገድ ክፍሎች ዚርኮኒያን በመምረጥ፣ አምራቾች በመሠረቱ በአጠቃላይ የምርት መስመራቸው ረጅም ዕድሜ እና ተደጋጋሚነት ላይ ኢንቨስት እያደረጉ ነው።

ከዓለም አቀፍ እይታ አንጻር፣ ወደ እነዚህ ቁሳቁሶች የሚደረገው ሽግግር በ"ኢንዱስትሪ 4.0" ገጽታ ላይ ሰፊ አዝማሚያን ይወክላል። የአውሮፓ እና የአሜሪካ የምህንድስና ድርጅቶች የቀዳዳ መጠን ስርጭትን እና ጥቃቅን የመሬት አቀማመጥን የሚረዱ አጋሮችን እየፈለጉ ነው።የሴራሚክ ገጽታዎች. ጠንካራ ቁሳቁስ ማቅረብ ብቻውን በቂ አይደለም፤ ግቡ ተግባራዊ በይነገጽ ማቅረብ ነው። ወጥ የሆነ ኃይል ያለው የሲሊኮን ዋፈር የሚይዝ ባለ ቀዳዳ የሴራሚክ ቫክዩም ክላች ወይም ንዑስ ማይክሮን የጉዞ ትክክለኛነትን የሚያረጋግጥ ጥቅጥቅ ያለ የሴራሚክ መመሪያ ሐዲድ ይሁን፣ የእነዚህ ቴክኖሎጂዎች መገናኛ ቀጣዩ ትውልድ የሃርድዌር ግንባታ የሚካሄድበት ቦታ ነው።

የትክክለኛነት ምህንድስና የወደፊት ዕጣ ፈንታን ስንመለከት፣ በአየር ተንሳፋፊ ቴክኖሎጂ እና በተራቀቀ የቁሳቁስ ሳይንስ መካከል ያለው ትስስር የበለጠ ይጨምራል። አካላዊ መበላሸት ሳይኖር ቁሳቁሶችን የመንቀሳቀስ፣ የመያዝ እና የማስኬድ ችሎታ የከፍተኛ ቴክኖሎጂ ማምረቻ "ቅዱስ ገጽታ" ነው። ለፈሳሽ ስርጭት ቀዳዳ ያላቸው መዋቅሮችን ልዩ ጥቅሞች እና ጥቅጥቅ ያለ ዚርኮኒያን ለመዋቅራዊ ታማኝነት በመጠቀማቸው፣ ኩባንያዎች ማሽኖቻቸውን ከመቼውም ጊዜ በበለጠ ፍጥነት እና በትክክል መግፋት እንደሚችሉ እያገኙ ነው። ይህ አዲሱ የልቀት ደረጃ ነው - የምንተነፍሰው አየር እና የምንሰራው ሴራሚክስ በሰው ልጅ ታሪክ ውስጥ በጣም ትክክለኛ መሳሪያዎችን ለመፍጠር ፍጹም በሆነ ስምምነት የሚሰሩበት ዓለም።