Bí quyết của bột silicon carbide xanh giúp cải thiện hiệu suất của vật liệu composite

Những người làm việc trong lĩnh vực vật liệu composite đều biết rằng việc kết hợp những ưu điểm của các vật liệu khác nhau thành một món ăn ngon còn khó hơn việc dung hòa mối quan hệ giữa mẹ chồng và nàng dâu. Nhưng kể từ khi xuất hiệnbột silicon carbide xanhVới “gia vị ma thuật”, giới vật liệu composite đã trực tiếp bật “chế độ mở”. Hôm nay, hãy cùng vén bức màn bí ẩn này lên và xem đống bột xanh này có thể khiến những bậc thầy kiêu hãnh như sợi carbon và gốm sứ phải phục tùng như thế nào.

1. “Chiến binh lục giác” tài năng

Bột silicon carbide xanh lá cây được sinh ra để trở thành "bột mơ ước" của vật liệu composite. Độ cứng Mohs là 9.5, chỉ kém kim cương một chút. Một nhà máy má phanh ở Quảng Đông đã làm một phép so sánh. Vật liệu composite pha trộn 20% silicon carbide xanh lá cây có chỉ số chống mài mòn cao gấp 3 lần so với vật liệu truyền thống. Giám đốc xưởng Lao Huang chạm vào mẫu và lẩm bẩm: "Với độ cứng này, chà xát bằng giấy nhám nửa tiếng cũng không để lại dấu vết!"

Độ dẫn nhiệt còn đáng kinh ngạc hơn nữa. Viện Nghiên cứu Sơn Đông đã đo lường dữ liệu và phát hiện độ dẫn nhiệt của vật liệu composite nền nhôm chứa 15% silicon carbide xanh tăng vọt lên 220W/(m·K), mạnh hơn nhôm nguyên chất 30%. Kỹ thuật viên Xiao Liu nhìn chằm chằm vào máy ảnh nhiệt và thốt lên: "Hiệu suất tản nhiệt này tương đương với việc lắp đặt hệ thống tản nhiệt nước trên CPU!"

Độ ổn định hóa học còn độc đáo hơn nữa. Trong một thử nghiệm vật liệu lót đường ống hóa chất ở Ninh Ba, vật liệu composite silicon carbide xanh đã được ngâm trong axit sunfuric đậm đặc trong nửa năm, và tỷ lệ hao hụt trọng lượng chỉ dưới 0,3%. Thanh tra chất lượng Lao Wang giơ mẫu vật lên và khoe khoang: "Khả năng chống ăn mòn này, ngay cả lò luyện kim của Thái Thượng Lão Quân cũng phải vượt qua một điếu thuốc!"

2. “Khoảnh khắc kỳ diệu” của quá trình tổng hợp

Công nghệ phân tán hiện nay rất tốt. Một công ty ở Giang Tô đã phát minh ra phương pháp kết hợp “siêu âm + nghiền bi”, giúp phân tán bột vi mô đều hơn cả trân châu trong trà sữa. Lão Lý giơ ảnh chụp bằng kính hiển vi điện tử lên và tự hào nói: “Nhìn mật độ phân tán này xem, kiến leo lên cũng sẽ lạc!”

Công nghệ kết hợp giao diện đen thậm chí còn khốc liệt hơn. Chất kết dính nano do một phòng thí nghiệm ở Thượng Hải phát triển đã tăng cường độ liên kết giữa bột vi mô và nền lên 150MPa. Trưởng nhóm dự án đẩy kính lên và nói: "Lần trước chúng tôi thực hiện thử nghiệm cắt, vật liệu cố định bị biến dạng, nhưng vật liệu composite không bị tách lớp!"

3. “Cảnh nổi bật” của bài kiểm tra chiến đấu thực tế

Ngành công nghiệp hàng không vũ trụ đã phát triển điên cuồng trong một thời gian dài. Các cánh tuabin của một nhà máy động cơ máy bay nào đó ở Thành Đô sử dụngsilic cacbua xanhVật liệu composite gốc gốm được gia cố, khả năng chịu nhiệt lên đến 1600℃. Tài xế thử nghiệm Lão Trương nhìn bảng điều khiển, nước miếng chảy ròng ròng: "Với hiệu suất này, động cơ phản lực phải gọi bố thôi!"

Giá đỡ pin của xe năng lượng mới còn thú vị hơn nữa. Giá đỡ composite sợi carbon của một nhà sản xuất ở Ninh Đức sau khi được trộn với silicon carbide xanh có độ bền riêng gấp 8 lần thép. Trong quá trình thử nghiệm va chạm, kỹ sư an toàn Lao Li vỗ nhẹ vào cửa xe và cười: "Giờ thì thân xe này giống như mặc ba lớp áo chống đạn vậy!"

Lĩnh vực tản nhiệt trạm gốc 5G thật điên rồ. Bộ tản nhiệt composite làm từ nhôm của một nhà sản xuất ở Hàng Châu có hệ số giãn nở nhiệt được kiểm soát ở mức 4,8×10⁻⁶/℃. Giám đốc kỹ thuật chỉ vào dữ liệu thử nghiệm chu kỳ nhiệt và khoe khoang: "Nó có thể điều chỉnh từ -50℃ đến 200℃, và sự thay đổi kích thước còn nghiêm trọng hơn cả Virgo!"

4, “Chủ nghĩa dài hạn” trong tài khoản chi phí

Đừng nhìn vào giá đơn vị cao củabột vi mô silicon carbide xanh, nếu tính tổng tài khoản thì chắc chắn là có lãi. Một nhà máy cơ khí ở Trùng Khánh đã làm một bài toán kế toán: tuy chi phí nguyên vật liệu tăng 25%, nhưng tuổi thọ sản phẩm lại tăng gấp bốn lần, và chi phí bảo trì tiết kiệm được trong ba năm đủ để xây dựng một xưởng mới. Cô nhân viên tài chính gõ máy tính và cười: "Làm ăn kiểu này còn lãi hơn cả cho vay nặng lãi!"

Hiệu quả sản xuất được cải thiện còn khiến người ta vui mừng thầm kín hơn. Theo số liệu đo đạc thực tế của dây chuyền sản xuất tự động ở Thiên Tân, thời gian đông cứng của vật liệu composite đã được rút ngắn 40%. Giám đốc xưởng nhìn chằm chằm vào màn hình lớn, vỗ chân: "Năng lực sản xuất giờ như tên lửa, khách hàng không còn hoảng loạn khi thúc giục đặt hàng nữa!"

Bột vi mô silicon carbide xanh ngày nay không còn là sản phẩm ý tưởng trong phòng thí nghiệm nữa. Từ tàu vũ trụ bay trên bầu trời đến phương tiện năng lượng mới chạy trên mặt đất, từ chip điện thoại di động nhỏ gọn trong lòng bàn tay đến cánh quạt tuabin gió dài 100 mét, nó hiện diện ở khắp mọi nơi. Những người kỳ cựu trong ngành cho rằng thứ này đã tạo ra một lỗ hổng trong giới hạn hiệu suất của vật liệu composite. Theo tôi, đây không chỉ là một nâng cấp vật liệu đơn thuần, mà là một "cú hích" cho ngành công nghiệp hiện đại. Nếu xu hướng này tiếp tục, rất có thể một ngày nào đó thớt của chúng ta sẽ phải sử dụng công nghệ đen này – xét cho cùng, ai mà không muốn đồ dùng nhà bếp của mình ngang hàng với vật liệu hàng không vũ trụ chứ?