ثورة في السيراميك المتقدم: طفرة الطباعة ثلاثية الأبعاد تمكن الجيل القادم من المكونات المعقدة

إن السعي الدؤوب لتحقيق أداء أعلى في الصناعات المتطورة مثل تصنيع أشباه الموصلات والفضاء الجوي يخلق طلبًا غير مسبوق على المكونات الخزفية التي تجمع بين الأشكال الهندسية المعقدة والمتانة الشديدة. اختراق كبير في تكنولوجيا الطباعة ثلاثية الأبعاد من معهد أبحاث صيني رائد يمهد الآن الطريق لعصر جديد في التصنيع المخصص لخزفيات كربيد السيليكون (SiC)، وهي مادة بالغة الأهمية لتطبيقات الجيل التالي.

تحدي الصناعة: قيود التصنيع التقليدي

يُقدَّر خزف كربيد السيليكون لـ صلابته الاستثنائية، وثباته الحراري المتميز، والتوصيل الحراري الفائق، مما يجعله مادة مثالية للمكونات الأساسية مثل مراحل الرقائق في أدوات الطباعة الحجرية والحاملات في معدات معالجة الخلايا الكهروضوئية. ومع ذلك، فإن صلابته وهشاشته المتأصلة تجعل إنتاج أجزاء معقدة ومتجانسة من خلال التشغيل الآلي بالطرح التقليدي أمرًا صعبًا ومكلفًا للغاية. كان هذا بمثابة عنق الزجاجة الرئيسية التي تحد من اعتماده على نطاق أوسع في المعدات المتطورة.

الاختراق التكنولوجي: نهج هجين للتغلب على الانكماش وعقبات الأداء

لمعالجة هذا التحدي الأساسي، نجح فريق بحثي من معهد شنغهاي للسيراميك، الأكاديمية الصينية للعلوم، في تطوير عملية تصنيع هجينة مبتكرة. تدمج هذه التقنية ببراعة بثق المواد (MEX) والطباعة ثلاثية الأبعاد، وتسريب السلائف والانحلال الحراري (PIP)، و التلبيد الصلب بدون ضغط.

غالبًا ما تعاني خزفيات SiC المطبوعة ثلاثية الأبعاد التقليدية من انكماش التلبيد الذي يتجاوز 20٪، مما يؤدي إلى تشوه الأجزاء وتشققها. تقدم التكنولوجيا الجديدة وتُحوِّل سلفًا خاصًا داخل الجسم الأخضر المسامي المطبوع، بناء هيكل دعم نانوي لكربيد السيليكون داخل المادة. هذه الخطوة الحاسمة تقلل بشكل كبير من انكماش التلبيد الخطي من 21.71٪ نموذجية إلى 6.38٪ فقط، مما يحسن بشكل كبير الدقة الأبعاد ودقة الشكل للمكون النهائي.

الأهم من ذلك، أن هذه العملية تتجنب تمامًا تكوين مراحل السيليكون الحرة منخفضة نقطة الانصهار، وهي منتج ثانوي شائع يحد بشدة من الأداء في درجات الحرارة المرتفعة. يُظهر خزف كربيد السيليكون الناتج قوة انحناء عالية ملحوظة تبلغ حوالي 357 ميجا باسكال حتى في درجة حرارة قصوى تبلغ 1500 درجة مئوية، إلى جانب توصيل حراري عالٍ يبلغ 165.76 واط·متر⁻¹·كلفن⁻¹. هذا يلبي تمامًا المتطلبات الصارمة للصناعات مثل تصنيع أشباه الموصلات للمكونات التي يجب أن تتحمل درجات الحرارة المرتفعة وتبدد الحرارة بكفاءة.

الآثار: توفير تكنولوجيا أساسية للتقدم الصناعي

نُشر هذا الاختراق في المجلة الدولية المرموقة Additive Manufacturing، ويمثل ابتكارًا كامل السلسلة من علوم المواد إلى هندسة العمليات. إنه يجعل التصنيع الدقيق لهياكل خزفية معقدة وعالية الأداء حقيقة واقعة، مما يوفر أساسًا تكنولوجيًا قويًا لاستقلالية ورفع مستوى قطاع تصنيع المعدات المتطورة عالميًا.

حول DAYOO ADVANCED CERAMIC

تعمل شركة DAYOO ADVANCED CERAMIC CO., LTD. في طليعة تكنولوجيا السيراميك المتقدمة. نحن متخصصون في البحث والتطوير وإنتاج الخزفيات الدقيقة عالية الأداء، بما في ذلك الزركونيا (ZrO₂)، والألومينا (Al₂O₃)، وكربيد السيليكون (SiC)، ونيتريد السيليكون (Si₃N₄). من خلال نظرة ثاقبة لاتجاهات الصناعة والاستثمار التكنولوجي المستمر، نلتزم بتزويد عملائنا العالميين بحلول خزفية مخصصة وعالية الجودة. نحن نتشارك مع عملائنا لدفع الابتكار عبر مجالات متطورة متعددة، من التكنولوجيا الطبية إلى تصنيع أشباه الموصلات.