سر مسحوق كربيد السيليكون الأخضر لتحسين أداء المواد المركبة

يعلم من عملوا في مجال المواد المركبة أن الجمع بين مزايا مواد مختلفة في طبق جيد أصعب من التوفيق بين العلاقة بين الحماة وزوجة الابن. ولكن منذ ظهورمسحوق كربيد السيليكون الأخضرمع "التوابل السحرية"، فعّلت دائرة المواد المركبة "وضع الفتح" مباشرةً. اليوم، لنكشف عن هذا الحجاب الغامض ونرى كيف يُمكن لهذه الكومة من المسحوق الأخضر أن تُبهر خبراء ألياف الكربون والسيراميك.

1. "المحارب السداسي" الموهوب

صُنع مسحوق كربيد السيليكون الأخضر ليكون "المسحوق الأمثل" للمواد المركبة. تبلغ صلادته على مقياس موس 9.5، أي أقل بقليل من صلابة الماس. أجرى مصنع لتيل الفرامل في غوانغدونغ مقارنة. تتميز المادة المركبة الممزوجة بنسبة 20% من كربيد السيليكون الأخضر بمؤشر مقاومة للتآكل أعلى بثلاث مرات من المواد التقليدية. لمس مدير الورشة، لاو هوانغ، العينة وقال: "مع هذه الصلابة، لا يمكنك حتى ترك أثر بعد فركها بورق الصنفرة لمدة نصف ساعة!"

الموصلية الحرارية أعلى من ذلك بكثير. أجرى معهد شاندونغ للأبحاث قياسات للبيانات، ووجد أن الموصلية الحرارية للمواد المركبة المصنوعة من الألومنيوم والتي تحتوي على 15% من كربيد السيليكون الأخضر ارتفعت بشكل كبير إلى 220 واط/متر·كلفن، وهي أقوى بنسبة 30% من الألومنيوم النقي. حدق الفني شياو ليو في جهاز التصوير الحراري وهتف: "كفاءة تبديد الحرارة هذه تُضاهي تركيب نظام تبريد مائي على وحدة المعالجة المركزية!"

الاستقرار الكيميائي أكثر تميزًا. في اختبار لمادة بطانة خط أنابيب كيميائي في نينغبو، نقعت مادة كربيد السيليكون الخضراء المركبة في حمض الكبريتيك المركز لمدة نصف عام، وكان معدل فقدان الوزن أقل من 0.3%. رفع مفتش الجودة لاو وانغ العينة وتباهى بها قائلاً: "هذه المقاومة للتآكل، حتى فرن الكيمياء في تايشانغ لاوجون يجب أن يجتاز سيجارة!"

2. "اللحظة السحرية" لعملية التجميع

أصبحت تقنية التشتيت الآن ممتازة. ابتكرت شركة في جيانغسو مزيجًا من "الموجات فوق الصوتية + طحن الكرات"، مما يُوزّع المسحوق الدقيق بالتساوي أكثر من لآلئ شاي الحليب. رفع المعلم لاو لي صورة المجهر الإلكتروني وتباهى قائلاً: "انظروا إلى كثافة التوزيع هذه، سيضيع النمل إذا تسلق!"

تقنية دمج الواجهات السوداء أكثر تطورًا. فقد زاد عامل الاقتران النانوي، الذي طوره مختبر في شنغهاي، من قوة الالتصاق بين المسحوق الدقيق والمصفوفة إلى 150 ميجا باسكال. رفع قائد المشروع نظارته وقال: "في آخر مرة أجرينا فيها اختبار القص، تشوّهت التركيبة، لكن المادة المركبة لم تتقشر!"

3. "مشهد مميز" من اختبار القتال الفعلي

لقد شهدت صناعة الطيران والفضاء ازدهارًا كبيرًا منذ زمن طويل. تستخدم شفرات التوربينات في مصنع محركات طيران في تشنغدوكربيد السيليكون الأخضرلتعزيز المواد المركبة القائمة على السيراميك، تصل مقاومة المحرك لدرجة الحرارة مباشرة إلى 1600 درجة مئوية. نظر سائق الاختبار لاو تشانغ إلى لوحة القيادة وسال لعابه: "مع هذا الأداء، لا بد أن المحركات النفاثة ستُطلق العنان لقوتها!"

حامل بطاريات مركبات الطاقة الجديدة أكثر إثارة. يتميز حامل ألياف الكربون المُركّب، المُصنّع في نينغده، بقوة نوعية تفوق قوة الفولاذ بثمانية أضعاف بعد خلطه بكربيد السيليكون الأخضر. خلال اختبار التصادم، ربت مهندس السلامة لاو لي على باب السيارة وضحك قائلًا: "يبدو هيكل هذه السيارة الآن وكأنه يرتدي ثلاث طبقات من السترات الواقية من الرصاص!"

مجال مشعات الحرارة لمحطات القاعدة 5G يشهد تطورًا هائلاً. يتميز مشعاع الألمنيوم المركب من مصنع في هانغتشو بمعامل تمدد حراري يبلغ 4.8×10⁻⁶/℃. أشار المدير الفني إلى بيانات اختبار الدورة الحرارية وتباهى قائلاً: "يمكن تعديله من -50 درجة مئوية إلى 200 درجة مئوية، وتغير الحجم أكبر من فيرجو!"

4. "الأجل الطويل" في حساب التكلفة

لا تنظر إلى السعر المرتفع للوحدةمسحوق كربيد السيليكون الأخضرعند حساب إجمالي الحساب، يكون الأمر مربحًا بالتأكيد. أجرى مصنع آلات في تشونغتشينغ عملية حسابية: على الرغم من ارتفاع تكلفة المواد الخام بنسبة ٢٥٪، إلا أن عمر المنتج تضاعف أربع مرات، وتكلفة الصيانة الموفرة في ثلاث سنوات تكفي لبناء ورشة عمل جديدة. نقرت السيدة المالية على الآلة الحاسبة وضحكت قائلة: "هذا العمل أكثر ربحية من الإقراض بفوائد باهظة!"

إن تحسن كفاءة الإنتاج يُسعدنا سرًا. فوفقًا للقياسات الفعلية لخط إنتاج آلي في تيانجين، انخفض وقت معالجة المواد المركبة بنسبة 40%. حدّق مدير الورشة في الشاشة الكبيرة وصافحها قائلًا: "الآن، أصبحت الطاقة الإنتاجية أشبه بركوب صاروخ، ولم يعد العملاء يشعرون بالذعر عند طلب الطلبات!"

لم يعد مسحوق كربيد السيليكون الأخضر اليوم مجرد منتج تجريبي. فمن المركبات الفضائية التي تُحلق في السماء إلى مركبات الطاقة الجديدة التي تعمل على الأرض، ومن رقائق الهواتف المحمولة بحجم راحة اليد إلى شفرات توربينات الرياح التي يبلغ طولها 100 متر، أصبح هذا المنتج شائعًا في كل مكان. يقول خبراء الصناعة إن هذا الابتكار أحدث فجوة في أداء المواد المركبة. برأيي، ليس هذا مجرد تحديث بسيط للمواد، بل هو "دفعة معنوية" للصناعة الحديثة. إذا استمر هذا التوجه، فمن الممكن أن تُضطر ألواح التقطيع لدينا يومًا ما إلى استخدام هذه التقنية السوداء - فمن منا لا يرغب في أن تكون أدوات مطبخه بنفس مستوى مواد الفضاء؟