ගිය මාසයේ මම හෙබෙයි හි වර්තන ද්රව්ය කර්මාන්ත ශාලාවක ජ්යෙෂ්ඨ ඉංජිනේරුවෙකු හමුවීමට ගියෙමි. උඳුනෙන් ගත් සාම්පලයක් පෙන්වමින් ඔහු මට මෙසේ පැවසීය, “මේ හරස්කඩ දෙස බලන්න. 'හරිත සිලිකන් කාබයිඩ් ක්ෂුද්ර කුඩු' එකතු කිරීම සැබෑ වෙනසක් ඇති කරයි; ස්ඵටික ඝනත්වයෙන් වැඩි වන අතර වර්ණය වඩාත් නිවැරදියි.” ඔහු සඳහන් කළ “හරිත සිලිකන් කාබයිඩ් ක්ෂුද්ර කුඩු” අද අපගේ සාකච්ඡාවේ මාතෘකාවයි—හරිත සිලිකන් කාබයිඩ් ක්ෂුද්ර කුඩු. එය උල්ෙල්ඛ කර්මාන්තයේ හුරුපුරුදු අමුද්රව්යයක් වුවද, මෑත වසරවල වර්තන ද්රව්ය ක්ෂේත්රයේ එහි නව්ය යෙදුම් සැබවින්ම විශිෂ්ටයි.
ඔබ එය විශ්වාස නොකරනු ඇත, නමුත් හරිත සිලිකන් කාබයිඩ් ක්ෂුද්ර කුඩු මුලින් පරාවර්තක ද්රව්යවල “සහාය අමුද්රව්යයක්” විය. මුල් වසරවලදී, සමහර නිෂ්පාදකයින් ඇතැම් පරාවර්තක නිෂ්පාදනවල ඇඳුම් ප්රතිරෝධය වැඩි දියුණු කිරීම සඳහා කුඩා ප්රමාණවලින් එකතු කරනු ඇත. කෙසේ වෙතත්, පසුගිය වසර පහ හෝ හය තුළ, තත්වය සම්පූර්ණයෙන්ම වෙනස් වී ඇත. වානේ, ෆෙරස් නොවන ලෝහ සහ පිඟන් මැටි වැනි කර්මාන්ත ඉහළ උෂ්ණත්ව ප්රතිරෝධය, විඛාදන ප්රතිරෝධය සහ දිගු සේවා කාලය අවශ්ය වන උඳුන් සඳහා වැඩි වැඩියෙන් ඉහළ ඉල්ලුමක් ඇති කරන බැවින්, සාමාන්ය පරාවර්තක ද්රව්ය සූත්රගත කිරීම් වඩ වඩාත් ප්රමාණවත් වී නොමැත. මෙම අවස්ථාවේදී, ද්රව්ය ඉංජිනේරුවන් මෙම “පැරණි මිතුරා” වෙත අවධානය යොමු කළ අතර, නිවැරදිව භාවිතා කළ විට එය සැබෑ “නිධාන ද්රව්යයක්” බව සොයා ගැනීමට පමණි.
එය මෙතරම් ජනප්රිය වීමට හේතුව තේරුම් ගැනීමට, අපි එහි මූලික ශක්තීන් දෙස බැලිය යුතුය. පළමුව, එය තාපයට ඔරොත්තු දෙන ය.කොළ පැහැති සිලිකන් කාබයිඩ්බොහෝ සාම්ප්රදායික ද්රව්යවලට වඩා ඉහළ උෂ්ණත්වවලදී සැලකිය යුතු ලෙස ශක්තිමත් ඔක්සිකරණ ප්රතිරෝධයක් පෙන්නුම් කරයි, 1600℃ හෝ ඊට වැඩි උෂ්ණත්වයකදී පවා ස්ථායීව පවතී, එය ඉහළ උෂ්ණත්ව උඳුන්වල දීර්ඝ ආයු කාලයට දායක වේ. දෙවනුව, එය ඉහළ දෘඪතාව සහ ඇඳුම් ප්රතිරෝධයක් ඇති අතර, පිපිරුම් උදුන ටැප්හෝල් සහ සංසරණය වන තරලකරණය කළ ඇඳන්හි ලයිනිං වැනි ද්රව්ය ඛාදනයෙන් දැඩි ලෙස බලපෑමට ලක් වූ ප්රදේශ සඳහා එය වඩාත් සුදුසු වේ. තෙවනුව, සහ තීරණාත්මකව, එය විශිෂ්ට තාප සන්නායකතාවක් ඇත. සමහර විට අඩුපාඩුවක් ලෙස සලකනු ලබන මෙම ලක්ෂණය (එය තාප අලාභය වැඩි කළ හැකි බැවින්) දැන් භාවිතා කරනු ලැබේ - එය වේගවත් හා ඒකාකාර තාප හුවමාරුව හෝ තාප කම්පන ප්රතිරෝධය අවශ්ය ව්යුහයන්හි වාසියක් බවට පත්ව ඇත.
මෙම ගුණාංග ප්රායෝගික යෙදුම් බවට පරිවර්තනය කරන්නේ කෙසේද? මම සියැසින් දුටු උදාහරණ කිහිපයක් බෙදා ගැනීමට මට ඉඩ දෙන්න.
ෂැන්ඩොං හි විශාල වානේ කම්හලක, ඔවුන්ගේ ටෝපිඩෝ හැඳි කාර්වල (උණු කළ යකඩ ප්රවාහනය කිරීමට භාවිතා කරන විශාල හැඳි) ලයිනිං වල ආයු කාලය නිරන්තරයෙන් අඩු විය. පසුව, තාක්ෂණික කණ්ඩායම වාත්තු කළ හැකි ද්රව්යයට නිශ්චිත අංශු ප්රමාණයකින් යුත් හරිත සිලිකන් කාබයිඩ් ක්ෂුද්ර කුඩු එකතු කළ අතර, ආශ්චර්යයක් සිදු විය. නව ලයිනිං උණු කළ යකඩ ඛාදනයට සහ ස්ලැග් ප්රහාරයට සැලකිය යුතු ලෙස වැඩි දියුණු කළ ප්රතිරෝධයක් පෙන්නුම් කළා පමණක් නොව, ක්ෂුද්ර කුඩු අනුකෘතියේ සිදුරු පුරවා ඇති නිසා, සමස්ත ව්යුහය බෙහෙවින් ඝනත්වයෙන් වැඩි විය. ස්ථානීය ඉංජිනේරුවෙකු මට පැවසුවේ, “මීට පෙර, හැණ්ඩල් ලයිනිං එකකට භාවිතයන් දෙසීයක් පමණ පසු ප්රධාන අලුත්වැඩියාවන් අවශ්ය විය; දැන් එය භාවිතයන් තුන්සිය පනහ ඉක්මවා යයි. මෙය පමණක් වාර්ෂික නඩත්තු වියදම් සහ අක්රීය කාල පාඩු සඳහා සැලකිය යුතු මුදලක් ඉතිරි කරයි.”
ක්රියාකාරීව ශ්රේණිගත කරන ලද පරාවර්තක යන්ත්රවල ඊටත් වඩා දක්ෂ යෙදුමක් තිබේ. සමහර දියුණු උඳුන් වල, විවිධ කොටස් බෙහෙවින් වෙනස් පරිසරයන්ට මුහුණ දෙයි. සමහර ප්රදේශවලට අධික ගිනි ප්රතිරෝධයක්, අනෙක් ඒවාට තාප කම්පන ප්රතිරෝධයක් සහ තවත් සමහරක් අපිරිසිදු බව අවශ්ය වේ. බුද්ධිමත් ප්රවේශය වන්නේ සෑම දෙයක් සඳහාම තනි ද්රව්යයක් භාවිතා කිරීම නොව, විවිධ ස්ථරවල විවිධ සූත්රගත කිරීම් භාවිතා කිරීමයි. හරිත සිලිකන් කාබයිඩ් ක්ෂුද්ර කුඩු මෙහි තීරණාත්මක කාර්යභාරයක් ඉටු කරයි - ඉහළ උෂ්ණත්ව උණු කළ ලෝහය සෘජුවම සම්බන්ධ කරන වැඩ කරන මතුපිට ස්ථරයට තවත් එකතු කළ හැකිය, එහි ඉහළ ඛාදන ප්රතිරෝධය භාවිතා කරයි; අතරමැදි බෆර ස්ථරයේ, තාප ප්රසාරණ ගැලපීම ප්රශස්ත කිරීම සඳහා අනුපාතය සකස් කළ හැකිය; සහ පසුබිම් ස්ථරයේ, කුඩු අඩුවෙන් හෝ භාවිතා කළ නොහැක. මෙම ස්ථර ප්රවේශය සමස්ත කාර්ය සාධනය සහ ආර්ථිකය යන දෙකම වැඩි දියුණු කරයි. විශේෂ සෙරමික් උඳුන් ගෘහ භාණ්ඩ නිෂ්පාදනය කරන ෂෙජියැං හි සමාගමක් මෙම ප්රවේශය භාවිතා කරමින් එහි උඳුන් ගෘහ භාණ්ඩවල ආයු කාලය 40% කට වඩා වැඩි කර ඇත.
රළු අංශු පමණක් එකතු නොකරන්නේ මන්දැයි ඔබට අසන්නට පුළුවන. "ක්ෂුද්ර කුඩු" අවධාරනය කරන්නේ ඇයි? යතුර එහි ශක්තිමත් කිරීමේ අවධියක් ලෙස ක්රියා කිරීමට පමණක් නොව ද්රව්යයේ සින්ටර් කිරීමේ ප්රතික්රියාවට සහභාගී වීමට ද ඇති හැකියාව තුළ පවතී. ඉහළ උෂ්ණත්වවලදී, මෙම අතිශය සියුම් අංශු ඉහළ මතුපිට ක්රියාකාරිත්වයක් ඇති අතර, සින්ටර් කිරීම ප්රවර්ධනය කරන අතර ශක්තිමත් සෙරමික් බන්ධනයක් සෑදීමට උපකාරී වේ. ඒ සමඟම, එය හොඳම "වැලි" ලෙස ක්රියා කරන අතර, අනෙකුත් සමුච්ච අංශු අතර හිඩැස් සම්පූර්ණයෙන්ම පුරවයි, සිදුරු සැලකිය යුතු ලෙස අඩු කරයි. ඝන ද්රව්යයක් සමඟ, හානිකර ස්ලැග් සහ ක්ෂාරීය වාෂ්ප විනිවිද යාමට හා හානි කිරීමට ඇති ඉඩකඩ අඩුය. එකම සූත්රයක් සහිත පරාවර්තක වාත්තු කළ හැකි සඳහා, හරිත සිලිකන් කාබයිඩ් ක්ෂුද්ර කුඩු සුදුසු ප්රමාණයක් එකතු කිරීමෙන් ඉහළ උෂ්ණත්ව නම්යශීලී ශක්තිය 20%-30% කින් වැඩි කළ හැකි බවත්, අපිරිසිදුකමේ වැඩිදියුණු කිරීම ඊටත් වඩා වැදගත් බවත් පෙන්වන පර්යේෂණාත්මක දත්ත මම දැක ඇත්තෙමි.
ඇත්ත වශයෙන්ම, හොඳ දේවල් යනු ඔබ අහම්බෙන් විසි කරන දෙයක් නොවේ. මාත්රාව, අංශු ප්රමාණය බෙදා හැරීමේ සැලසුම සහ එය අනෙකුත් අමුද්රව්ය (බොක්සයිට්, කොරුන්ඩම් සහ ඇලුමිනා ක්ෂුද්ර කුඩු වැනි) සමඟ ඒකාබද්ධ කරන්නේ කෙසේද යන්න යන සියල්ල සංකීර්ණ කාරණා වේ. ඕනෑවට වඩා අඩු වීම සැලකිය යුතු බලපෑමක් ඇති නොකරන අතර, ඕනෑවට වඩා වැඩ කිරීමේ හැකියාවට බලපානු ඇත හෝ අධික ලෙස මිල අධික විය හැකිය, සමහර විට වෙනත් ගැටළු පවා ඇති කරයි (සමහර අඩු කරන වායුගෝලවලට සංවේදීතාව වැනි). මේ සඳහා කාර්මිකයන් “ප්රශස්ත සමතුලිතතාවය” සොයා ගැනීම සඳහා නැවත නැවත අත්හදා බැලීම් සිදු කළ යුතුය. පැරණි ඉංජිනේරුවෙක් වරක් මට ඉතා සුදුසු සාදෘශ්යයක් පැවසීය: “සූත්රය සකස් කිරීම සාම්ප්රදායික චීන වෛද්ය වෛද්යවරයකු බෙහෙත් වට්ටෝරුවක් නියම කරනවා හා සමානයි; එක් එක් අමුද්රව්යයේ මාත්රාව ප්රවේශමෙන් සලකා බැලිය යුතුය.”
මෙම අවස්ථාවේදී, පරාවර්තක ද්රව්යවල හරිත සිලිකන් කාබයිඩ් ක්ෂුද්ර කුඩු වල කාර්යභාරය සරල “ආකලන” සිට ද්රව්යයේ ක්ෂුද්ර ව්යුහය සහ ගුණාංග වෙනස් කළ හැකි “යතුරු විකරණය කරන්නෙකු” දක්වා මාරු වෙමින් පවතින බව ඔබට වැටහෙන්නට ඇත. එය ඇතැම් දර්ශකවල වැඩිදියුණු කිරීම් පමණක් නොව ද්රව්ය නිර්මාණය සඳහා ඇති හැකියාවන් ද පුළුල් කරයි. දැන්, සමහර පර්යේෂණ ආයතන පවා ඊළඟ පරම්පරාවේ බුද්ධිමත් හා දිගුකාලීන පරාවර්තක ද්රව්ය නිර්මාණය කිරීම සඳහා නැනෝ තාක්ෂණය සහ ස්ථානීය ප්රතික්රියා තාක්ෂණය සමඟ එය ඒකාබද්ධ කරන්නේ කෙසේදැයි අධ්යයනය කරමින් සිටී.
උල්ෙල්ඛ කර්මාන්තයේ ප්රවීණයෙකුගේ සිට වර්තන ද්රව්ය ක්ෂේත්රයේ නැගී එන තාරකාවක් දක්වා, හරිත සිලිකන් කාබයිඩ් ක්ෂුද්ර කුඩු පිළිබඳ කතාව අපට පවසන්නේ තාක්ෂණික ප්රගතිය බොහෝ විට පැරණි ද්රව්යවල හරස්-විනය ඒකාබද්ධ කිරීම සහ නව සොයාගැනීම් තුළ පවතින බවයි. එය ආහාර පිසීමේදී එම තීරණාත්මක කුළුබඩුවක් වැනිය; නිවැරදිව සහ නිවැරදි උෂ්ණත්වයේ දී භාවිතා කිරීමෙන්, එය මුළු කෑමක්ම ඉහළ මට්ටමකට ඔසවා තැබිය හැකිය. ඊළඟ වතාවේ ඔබ එම නවීන පෝරණුවන් ගිනිදැල්වල අඛණ්ඩව ක්රියාත්මක වන ආකාරය දකින විට, ඒවායේ ශක්තිමත් ආස්තරය තුළ, ගණන් කළ නොහැකි කුඩා කොළ පැහැති ස්ඵටික නිහඬව වැදගත් සහායක කාර්යභාරයක් ඉටු කරන බව ඔබට සිතාගත හැකිය. මෙය සමහර විට ද්රව්ය විද්යාවේ චමත්කාරය විය හැකිය - එය සෑම විටම වඩාත් සාම්ප්රදායික ස්ථානවල වඩාත්ම නව්ය මල් පිපීමට හැකිය.