Naylon modifikasyonunda mükemmel dolgu maddesi olan baryum sülfat kullanmanın avantajları nelerdir?
Barit olarak da bilinen Baryum Sülfat, kimyasal formülü BaSO4 olan renksiz, kokusuz, toksik olmayan bir inorganik bileşiktir. Yüksek yoğunluğu, yüksek beyazlığı, iyi kimyasal kararlılığı ve asit ve alkali direnci ile bilinir ve suda ve çoğu asitte çözünmez. Bu özellikler, baryum sülfatın birçok endüstriyel alanda, özellikle plastik modifikasyon alanında, özellikle de baryum sülfatın benzersiz avantajlar gösterdiği naylon (PA) modifikasyonunda yaygın olarak kullanılmasını sağlar.
Mükemmel mekanik özelliklere, aşınma direncine, asit ve alkali direncine ve kendi kendini yağlama özelliğine sahip bir polimer malzeme olan naylon, birçok endüstriyel alanda yaygın olarak kullanılır. Ancak, naylonun yüksek su emilimi ve zayıf boyut kararlılığı gibi dezavantajları uygulama aralığını sınırlar. Bu nedenle, performansını iyileştirmek için naylonu modifiye etmek özellikle önemlidir. Nötr bir dolgu maddesi olarak baryum sülfat, naylon modifikasyonunda güçlendirme, sertleştirme ve parlaklığı iyileştirme gibi birden fazla rol oynar.
Takviye etkisi
İnorganik bir dolgu maddesi olarak, baryum sülfat eklenmesi naylonun sertliğini (modülünü) ve rijitliğini önemli ölçüde iyileştirebilir ve yüksek modül gerektiren endüstriyel parçalar (dişliler ve yataklar gibi) için uygundur. İlgili deneysel sonuçlar, nano-baryum sülfat içeriğinin artmasıyla naylonun eğilme modülünün ve çekme modülünün iyileştiğini göstermektedir. Özellikle, nano-baryum sülfatın kütle kesri belirli bir değere (örneğin %3) ulaştığında, naylonun mekanik özellikleri en iyi seviyeye ulaşır. Bu takviye etkisi esas olarak baryum sülfatın rijitliğinden ve naylon matrisiyle iyi arayüz bağından kaynaklanmaktadır.
Boyutsal kararlılık: işleme veya kullanım sırasında naylonun büzülmesini ve eğilmesini azaltır ve boyutsal doğruluğu artırır.
Isıl deformasyon sıcaklığı (HDT): polimer zincirlerinin hareketini sınırlayarak, malzemelerin termal kararlılığını iyileştirir ve naylonun yüksek sıcaklık ortamlarında (örneğin otomobil motor parçaları) uygulamasını genişletir.
Sertleştirme etkisi
Güçlendirme etkisine ek olarak, baryum sülfat naylon üzerinde sertleştirme etkisi de gösterebilir. Nano-baryum sülfat parçacıkları ile naylon matrisi arasındaki etkileşim, arayüzdeki stresi etkili bir şekilde iletebilen ve gevşetebilen, böylece dış darbe enerjisini emen ve dağıtan ve malzemenin sertliğini artıran elastik bir geçiş tabakası oluşturur. Ancak, baryum sülfat içeriği belirli bir ölçüde arttığında, aglomerasyonun oluşması nedeniyle malzemenin performansının azalacağını belirtmekte fayda var.
Geliştirilmiş parlaklık
Baryum sülfat, ultraviyole ve kızılötesi dalga boyu aralıklarında güçlü bir ışık yansıtma yeteneğine sahiptir ve bu da plastik boyama formüllerinde yüksek parlaklık göstermesini sağlar. Naylonla doldurulmak üzere uygun parçacık boyutunda baryum sülfat seçildiğinde, işlenmiş ürünlerin yüzey parlaklığı önemli ölçüde iyileştirilebilir. Ayrıca, baryum sülfatın kırılma indisi naylon gibi polimerlerinkine benzerdir, bu nedenle renklendirici pigmentin parlaklığını ve tonunu koruyabilir.
Pratik uygulama
Pratik uygulamalarda, baryum sülfat genellikle eriyik karıştırma yoluyla nanometreler halinde naylon matrisine düzgün bir şekilde dağıtılır. Bu yöntem, nano-baryum sülfatın boyut etkisini, geniş özgül yüzey alanını ve güçlü arayüz kuvvetini kullanır ve baryum sülfatın sertliğini, boyut kararlılığını ve termal kararlılığını naylonun tokluğu, işlenebilirliği ve dielektrik özellikleriyle mükemmel bir şekilde birleştirerek mükemmel kapsamlı performans elde eder.
Baryum sülfat, naylon modifikasyonunda önemli bir iyileştirme, toklaştırma ve parlaklık iyileştirmesi göstermiştir. Baryum sülfatın içeriğini ve parçacık boyutu dağılımını rasyonel bir şekilde kontrol ederek, naylonun mekanik özelliklerini optimize etmek, ürünün dayanıklılığını ve estetiğini iyileştirmek, performans ve maliyeti dengelemek, formül tasarımını belirli senaryolar için optimize etmek ve böylece naylonun uygulama aralığını genişletmek mümkündür.
Yüksek kaliteli silisyum karbür tek kristalleri hazırlanırken nelere dikkat etmeliyiz?
Silisyum karbür tek kristallerini hazırlamak için kullanılan mevcut yöntemler esas olarak şunları içerir: fiziksel buhar iletimi (PVT), üst tohum çözeltisi büyümesi (TSSG) ve yüksek sıcaklıkta kimyasal buhar birikimi (HT-CVD).
Bunlar arasında, PVT yöntemi basit ekipman, kolay işletme kontrolü, düşük ekipman fiyatı ve işletme maliyeti avantajlarına sahiptir ve endüstriyel üretimde kullanılan ana yöntem haline gelmiştir.
1. Silisyum karbür tozu doping teknolojisi
Silisyum karbür tozuna uygun miktarda Ce elementi eklenmesi, 4H-SiC tek kristalinin kararlı büyümesinin etkisini sağlayabilir. Uygulama, tozda Ce elementi eklenmesinin silisyum karbür kristallerinin büyüme hızını artırabileceğini ve kristallerin daha hızlı büyümesini sağlayabileceğini kanıtlamıştır; silisyum karbürün yönelimini kontrol ederek kristal büyüme yönünü daha tek ve daha düzenli hale getirebilir; kristaldeki safsızlıkların oluşumunu engelleyebilir, kusurların oluşumunu azaltabilir ve tek kristal kristaller ve yüksek kaliteli kristaller elde etmeyi kolaylaştırabilir; kristalin arkasının korozyonunu engelleyebilir ve kristalin tek kristal oranını artırabilir.
2. Eksenel ve radyal sıcaklık alanı gradyanı kontrol teknolojisi
Eksenel sıcaklık gradyanı esas olarak kristal büyüme formunu ve kristal büyüme verimliliğini etkiler. Çok küçük sıcaklık gradyanı, kristal büyüme süreci sırasında safsızlıkların ortaya çıkmasına yol açacak ve ayrıca gaz fazı maddelerinin taşıma hızını etkileyerek kristal büyüme oranında bir azalmaya neden olacaktır. Uygun eksenel ve radyal sıcaklık gradyanları, SiC kristallerinin hızlı büyümesine yardımcı olur ve kristal kalitesinin kararlılığını korur.
3. Bazal düzlem dislokasyonu (BPD) kontrol teknolojisi
BPD kusurlarının oluşumunun temel nedeni, kristaldeki kayma geriliminin SiC kristalinin kritik kayma gerilimini aşması ve bunun sonucunda kayma sisteminin aktive olmasıdır. BPD kristal büyüme yönüne dik olduğundan, esas olarak kristal büyüme süreci ve daha sonraki kristal soğutma süreci sırasında üretilir.
4. Gaz fazı bileşen oranı ayarlama kontrol teknolojisi
Kristal büyüme sürecinde, büyüme ortamında karbon-silikon oranı gaz fazı bileşen oranını artırmak, tek bir kristalin kararlı büyümesini elde etmek için etkili bir önlemdir. Yüksek karbon-silikon oranı büyük adım kümeleşmesini azaltabildiği ve tohum kristalinin yüzeyindeki büyüme bilgisinin kalıtımını koruyabildiği için polimorfların oluşumunu engelleyebilir.
5. Düşük stres kontrol teknolojisi
Kristal büyüme süreci sırasında, stresin varlığı SiC kristalinin iç kristal düzleminin bükülmesine neden olur, bu da düşük kristal kalitesine veya hatta kristal çatlamasına yol açar ve büyük stres, gofretin bazal düzlem çıkığında bir artışa yol açar. Bu kusurlar epitaksiyel süreç sırasında epitaksiyel tabakaya girecek ve sonraki cihazın performansını ciddi şekilde etkileyecektir.
Geleceğe baktığımızda, yüksek kaliteli SiC tek kristal hazırlama teknolojisi birkaç yönde gelişecektir:
Büyük boyutlu
Büyük boyutlu silisyum karbür tek kristallerinin hazırlanması, üretim verimliliğini artırabilir ve maliyetleri düşürebilirken, aynı zamanda yüksek güçlü cihazların ihtiyaçlarını da karşılayabilir.
Yüksek kaliteli
Yüksek kaliteli silisyum karbür tek kristalleri, yüksek performanslı cihazlara ulaşmanın anahtarıdır. Şu anda, silisyum karbür tek kristallerinin kalitesi büyük ölçüde iyileştirilmiş olsa da, hala mikro borular, çıkıklar ve safsızlıklar gibi bazı kusurlar bulunmaktadır. Bu kusurlar cihazın performansını ve güvenilirliğini etkileyecektir.
Düşük maliyetli
Silisyum karbür tek kristallerinin hazırlama maliyeti yüksektir ve bu da bazı alanlardaki uygulamalarını sınırlar. Silisyum karbür tek kristallerinin hazırlama maliyeti, büyüme sürecini optimize ederek, üretim verimliliğini iyileştirerek ve hammadde maliyetlerini düşürerek azaltılabilir.
Akıllı
Yapay zeka ve büyük veri gibi teknolojilerin gelişmesiyle, silisyum karbür kristal büyüme teknolojisi giderek akıllı hale gelecektir. Büyüme süreci, büyüme sürecinin kararlılığını ve kontrol edilebilirliğini iyileştirmek için sensörler, otomatik kontrol sistemleri ve diğer ekipmanlar aracılığıyla gerçek zamanlı olarak izlenebilir ve kontrol edilebilir. Aynı zamanda, büyük veri analizi ve diğer teknolojiler, kristallerin kalitesini ve üretim verimliliğini iyileştirmek için büyüme verilerini analiz etmek ve optimize etmek için kullanılabilir.
Yüksek kaliteli silisyum karbür tek kristallerinin hazırlama teknolojisi, mevcut yarı iletken malzeme araştırmalarındaki sıcak noktalardan biridir. Bilim ve teknolojinin sürekli ilerlemesiyle birlikte, silisyum karbür kristal büyüme teknolojisi gelişmeye ve iyileşmeye devam edecek ve silisyum karbürün yüksek sıcaklık, yüksek frekans, yüksek güç ve diğer alanlarda uygulanması için daha sağlam bir temel sağlayacaktır.
Plastik modifikasyonda talkın mukavemeti ve maliyeti nasıl dengelenir?
Günümüz plastik endüstrisinde, modifiye edilmiş plastikler mükemmel performansları ve geniş uygulama alanları nedeniyle çok ilgi görmüştür. Önemli bir inorganik mineral dolgu maddesi olan talk, plastik modifikasyonunda hayati bir rol oynar.
Talk, plastik ürünlerin fiziksel özelliklerini etkili bir şekilde iyileştirmekle kalmaz, aynı zamanda üretim maliyetlerini de belirli bir ölçüde azaltabilir. Ancak, mukavemeti sağlarken maliyetleri makul bir şekilde nasıl kontrol edeceğimiz, plastik modifikasyonunda önemli bir konu haline gelmiştir. Talk pudrası plastik modifikasyonda kullanıldığında, eklenen talk pudrası miktarı ve özellikleri ayarlanarak eğilme modülü, darbe dayanımı vb. ile maliyet arasındaki ilişki nasıl dengelenebilir?
Talk, pullu bir yapıya sahip doğal bir magnezyum silikat mineralidir. Plastik modifikasyonda talk, plastik ürünlerin sertliğini, yüzey sertliğini, termal sürünme direncini, elektrik yalıtımını ve boyut kararlılığını önemli ölçüde iyileştirebilir. Aynı zamanda, plastiklerin darbe dayanımını artırabilir ve plastiklerin akışkanlığını ve işleme özelliklerini iyileştirebilir. Bu güçlendirme etkisi esas olarak, plastik matriste etkili fiziksel çapraz bağlama noktaları oluşturabilen ve böylece plastiğin genel performansını iyileştiren talkın mikro pullu yapısından gelir.
Bükülme modülü, plastiklerin bükülme deformasyonuna direnme yeteneğini ölçmek için önemli bir göstergedir. Plastiklere talk pudrası eklemek, bükülme modülünü önemli ölçüde iyileştirebilir. Bunun nedeni, talk pudrasının sert yapısının plastiklerin iskelet destek kapasitesini artırabilmesi ve dış kuvvetlere maruz kaldığında bükülme ve deforme olma olasılığını azaltmasıdır. Ancak, eklenen talk pudrası miktarı arttıkça sistemin viskozitesinin de artacağı ve bunun plastiğin işleme performansını etkileyebileceği unutulmamalıdır. Bu nedenle, pratik uygulamalarda, bükülme modülünün iyileştirilmesini ve işleme performansı dengesini kapsamlı bir şekilde ele almak gerekir.
Darbe dayanımı, plastiklerin darbe yüklerine direnme yeteneğini ölçmek için önemli bir göstergedir. Plastiklere uygun miktarda talk pudrası eklemek, darbe dayanımını belirli bir ölçüde iyileştirebilir. Ancak, eklenen talk pudrası miktarı çok yüksek olduğunda, plastik moleküller arasındaki yerçekimi bağlanma kuvvetinin azalmasına neden olabilir ve bu da darbe mukavemetini etkileyebilir. Bu nedenle, yüksek mukavemeti hedeflerken, darbe mukavemeti üzerinde olumsuz bir etkiyi önlemek için eklenen talk pudrası miktarını makul bir şekilde kontrol etmek gerekir.
Plastik modifikasyonda, mukavemet ve maliyeti dengelemenin anahtarı, talk çeşitlerinin, parçacık boyutunun ve ekleme miktarının makul bir şekilde seçilmesinde yatmaktadır. İşte bazı özel stratejiler:
1. Yüksek kaliteli talk seçin
Yüksek kaliteli talk, daha yüksek saflığa ve daha eksiksiz pul yapısına sahiptir ve bu da plastiklerin performansını daha etkili bir şekilde artırabilir. Yüksek kaliteli talkın fiyatı nispeten yüksek olsa da, getirdiği performans iyileştirmesi genellikle maliyet artışını telafi edebilir ve hatta daha yüksek katma değer sağlayabilir.
2. Talkın parçacık boyutu dağılımını optimize edin
Uygun parçacık boyutu dağılımı, talkın plastik matristeki dağılımının düzgünlüğünü iyileştirebilir ve böylece daha etkili bir şekilde güçlendirici bir rol oynayabilir. Aynı zamanda, makul parçacık boyutu dağılımı sistemin viskozitesini azaltabilir ve işleme performansını iyileştirebilir.
3. Ekleme miktarını doğru bir şekilde kontrol edin
Talk ekleme miktarını doğru bir şekilde kontrol ederek, darbe dayanımı gibi özellikler üzerindeki olumsuz etkilerden kaçınırken mukavemeti sağlamak mümkündür. Ek olarak, makul bir ekleme miktarı üretim maliyetlerini de azaltabilir ve ekonomik faydaları iyileştirebilir.
4. Modifiye talk kullanın
Modifiye talk daha güçlü arayüz afinitesine ve daha iyi dağılabilirliğe sahiptir, bu da plastiklerin performansını daha etkili bir şekilde iyileştirebilir. Modifiye talkın fiyatı nispeten yüksek olsa da, getirdiği performans iyileştirmesi ve işleme performansı iyileştirmesi genellikle maliyet artışını telafi edebilir.
Ultra ince tozların yüzey kaplamasının 14 yöntemi
Ultra ince tozlar genellikle mikron veya nanometre parçacık boyutuna sahip parçacıkları ifade eder. Toplu geleneksel malzemelerle karşılaştırıldığında, daha büyük özgül yüzey alanına, yüzey aktivitesine ve daha yüksek yüzey enerjisine sahiptirler, bu nedenle mükemmel optik, termal, elektriksel, manyetik, katalitik ve diğer özellikler gösterirler. Ultra ince tozlar son yıllarda işlevsel bir malzeme olarak yaygın bir şekilde incelenmiş ve ulusal ekonomik kalkınmanın çeşitli alanlarında giderek daha yaygın bir şekilde kullanılmaktadır.
Ancak, ultra ince tozların benzersiz aglomerasyon ve dispersiyon sorunları nedeniyle, birçok mükemmel özelliğini kaybetmişlerdir ve bu da ultra ince tozların endüstriyel uygulamasını ciddi şekilde kısıtlamaktadır.
Ultra ince tozların yüzeyini kaplama yöntemleri
1. Mekanik karıştırma yöntemi. Değiştiriciyi toz parçacıklarının dış yüzeyine eşit şekilde dağıtmak için ekstrüzyon, darbe, kesme ve sürtünme gibi mekanik kuvvetleri kullanın, böylece çeşitli bileşenler birbirine nüfuz edebilir ve bir kaplama oluşturmak için birbirine yayılabilir. Şu anda kullanılan ana yöntemler bilyalı öğütme, karıştırma öğütme ve yüksek hızlı hava akımı darbesidir.
2. Katı faz reaksiyon yöntemi. Formüle göre birkaç metal tuzu veya metal oksiti karıştırın ve öğütün ve ardından katı faz reaksiyonu yoluyla doğrudan ultra ince kaplanmış tozlar elde etmek için kalsine edin.
3. Hidrotermal yöntem. Yüksek sıcaklık ve yüksek basınç içeren kapalı bir sistemde, normal basınç koşulları altında elde edilemeyen özel bir fiziksel ve kimyasal ortam elde etmek için bir ortam olarak su kullanılır, böylece reaksiyon öncüsü tamamen çözülür ve belirli bir aşırı doygunluk derecesine ulaşır, böylece bir büyüme birimi oluşur ve ardından bileşik bir toz elde etmek için çekirdeklenir ve kristalleşir.
4. Sol-jel yöntemi. İlk olarak, değiştirici öncüsü, tekdüze bir çözelti oluşturmak için suda (veya organik bir çözücüde) çözülür ve çözünen madde ve çözücü, bir değiştirici (veya öncüsü) sol elde etmek için hidrolize edilir veya alkolize edilir; Daha sonra önceden işlenmiş kaplanmış parçacıklar, parçacıkların sol içinde eşit şekilde dağılması için sol ile eşit şekilde karıştırılır ve sol, bir jele dönüştürülmek üzere işlenir ve yüzeyinde bir değiştirici ile kaplanmış bir toz elde etmek için yüksek bir sıcaklıkta kalsine edilir, böylece tozun yüzey modifikasyonu elde edilir.
5. Çöktürme yöntemi. Toz parçacıkları içeren bir çözeltiye bir çökeltici ekleyin veya reaksiyon sisteminde bir çökelticinin oluşumunu tetikleyebilecek bir madde ekleyin, böylece modifiye edilmiş iyonlar bir çökelme reaksiyonuna girer ve parçacıkların yüzeyinde çöker, böylece parçacıkları kaplar.
6. Heterojen koagülasyon yöntemi ("heteroflokülasyon yöntemi" olarak da bilinir). Yüzeyde zıt yüklere sahip parçacıkların birbirini çekebileceği ve koagüle olabileceği ilkesine dayalı olarak önerilen bir yöntem.
7. Mikroemülsiyon kaplama yöntemi. Öncelikle, kaplanacak ultra ince toz, W/O (su içinde yağ) tipi mikroemülsiyon tarafından sağlanan minik su çekirdeği ile hazırlanır ve ardından toz, mikroemülsiyon polimerizasyonu ile kaplanır ve modifiye edilir.
8. Düzensiz çekirdeklenme yöntemi. LAMER kristalleşme süreci teorisine göre, kaplama tabakası, kaplanmış parçacık matrisi üzerinde değiştirici parçacıkların düzensiz çekirdeklenmesi ve büyümesi ile oluşur.
9. Kimyasal kaplama yöntemi. Harici akım uygulanmadan kimyasal yöntemle metal çökeltme işlemini ifade eder. Üç yöntem vardır: değiştirme yöntemi, temas kaplama yöntemi ve indirgeme yöntemi.
10. Süperkritik akışkan yöntemi. Hala araştırılmakta olan yeni bir teknolojidir. Süperkritik koşullarda, basıncın azaltılması aşırı doygunluğa yol açabilir ve yüksek bir aşırı doygunluk oranına ulaşabilir, böylece katı çözünen madde süperkritik çözeltiden kristalleşir.
11. Kimyasal buhar biriktirme. Nispeten yüksek bir sıcaklıkta, karışık gaz substratın yüzeyiyle etkileşime girerek karışık gazdaki bazı bileşenlerin ayrışmasına ve substrat üzerinde bir metal veya bileşik kaplaması oluşturmasına neden olur.
12. Yüksek enerji yöntemi. Kızılötesi, ultraviyole, gama ışınları, korona deşarjı, plazma vb. kullanarak nanopartikülleri kaplama yöntemi topluca yüksek enerji yöntemi olarak adlandırılır. Yüksek enerji yöntemi genellikle yüksek enerjili partiküllerin etkisi altında nanopartiküllerin yüzey kaplamasını elde etmek için aktif fonksiyonel gruplara sahip bazı maddeleri kullanır.
13. Sprey termal ayrışma yöntemi. İşlem prensibi, gerekli pozitif iyonları içeren birkaç tuzun karışık bir çözeltisini bir sise püskürtmek, bunu belirli bir sıcaklığa ısıtılmış bir reaksiyon odasına göndermek ve reaksiyon yoluyla ince kompozit toz parçacıkları üretmektir.
14. Mikrokapsülleme yöntemi. Tozun yüzeyinde belirli bir kalınlıkta düzgün bir film kaplayan bir yüzey modifikasyon yöntemi. Genellikle hazırlanan mikrokapsüllerin partikül boyutu 2-1000 μm, duvar malzemesi kalınlığı ise 0,2-10 μm’dir.
Ultra ince nikel tozu: küçük boyut, büyük etki!
Ultra ince nikel tozu genellikle 1 μm'den küçük parçacık boyutuna sahip nikeli ifade eder. Parçacık boyutuna göre, ultra ince nikel tozu genellikle mikron dereceli nikel tozu (ortalama parçacık boyutu ≥ 1 μm), alt mikron dereceli nikel tozu (ortalama parçacık boyutu 0,1-1,0 μm) ve nano dereceli nikel tozu (ortalama parçacık boyutu 0,001-0,100 μm) olarak ayrılır. Ultra ince nikel tozu, küçük boyut, yüksek yüzey aktivitesi, iyi iletkenlik ve mükemmel manyetik iletkenlik özelliklerine sahiptir. Sinterlenmiş karbür, çip çok katmanlı seramik kapasitörler, manyetik malzemeler, yüksek verimli katalizörler, iletken bulamaçlar, emici malzemeler, elektromanyetik koruyucu malzemeler ve diğer alanlarda yaygın olarak kullanılır. Birçok alanda nikel tozunun saflığı, dağılabilirliği ve küreselliği için yüksek gereksinimler vardır, bu nedenle iyi küresellik, yüksek saflık ve yüksek dağılabilirliğe sahip küresel ultra ince nikel tozunun hazırlanması, nikel tozunun hazırlanmasında güncel araştırma odağı haline gelmiştir.
Ultra ince nikel tozu, yüksek özgül yüzey alanı, mükemmel iletkenliği, katalitik aktivitesi ve manyetik özellikleri nedeniyle birçok yüksek teknoloji ve endüstriyel alanda yaygın olarak kullanılmaktadır.
Elektronik ve yarı iletken alanları
Çok katmanlı seramik kapasitörler (MLCC): Ultra ince nikel tozu, MLCC'nin iç elektrotları için önemli bir malzemedir, geleneksel değerli metal paladyum/gümüş alaşımının yerini alır, üretim maliyetlerini önemli ölçüde azaltırken yüksek frekanslı ve minyatür elektronik bileşenlerin ihtiyaçlarını karşılar.
İletken macun ve paketleme: Yüksek iletkenliği ve dağılabilirliği nedeniyle, elektronik cihazların iletkenliğini ve ısı dağılımı performansını iyileştirmek için elektronik macunlarda ve baskılı devre kartı (PCB) iletken kaplamalarında kullanılır.
Yarı iletken malzemeler: Çip paketlemede iletken bir dolgu maddesi olarak, malzemenin termal iletkenliğini ve mekanik kararlılığını artırır.
Enerji depolama ve dönüşümü
Lityum iyon piller: Pozitif elektrot malzemesi olarak (LiNiO2 gibi), özellikle yeni enerji araçları ve enerji depolama sistemleri için pil enerji yoğunluğunu ve çevrim ömrünü önemli ölçüde iyileştirir.
Yakıt hücreleri: Reaksiyon verimliliğini artırmak, değerli metal platin kullanımını azaltmak ve maliyetleri düşürmek için katalizör olarak kullanılır (hidrojen-oksijen reaksiyon katalizörü gibi).
Süper kapasitörler: Nanoyapı optimizasyonu yoluyla elektrot malzemelerinin şarj depolama kapasitesini artırır.
Kataliz ve çevre koruma
Petrokimyasallar: Hidrojenasyon, dehidrojenasyon ve diğer reaksiyonlarda verimi ve ürün saflığını artırmak için etkili bir katalizör olarak kullanılır, örneğin metilsiklohekzan üretmek için toluen hidrojenasyonu.
Çevre koruma: Atık gaz ve atık su arıtımı, kirleticilerin katalitik bozunumu ve zararlı madde emisyonlarının azaltılması için kullanılır.
Yeni enerji katalizi: hidrojen enerjisi üretiminde, buhar reform reaksiyonu (SMR) ile verimli hidrojen üretimi temiz enerjinin gelişimini destekler.
Manyetik malzemeler ve dalga emici teknoloji
Manyetik sıvı ve depolama ortamı: manyetik sıvı oluşturmak için taşıyıcı sıvıda dağıtılır veya yüksek yoğunluklu manyetik depolama aygıtlarında (kuantum diskleri gibi) kullanılır.
Elektromanyetik koruma ve dalga emici malzemeler: ultra ince nikel tozu mükemmel elektriksel ve manyetik özelliklere sahiptir. Elektromanyetik dalga koruyucu malzemeler, ultra ince nikel tozunun polimer matris malzemeleriyle birleştirilmesiyle hazırlanabilir. Bakır ve nikel gibi çok bileşenli kompozit malzemeler, yüksek frekans bölgesinde iyi dalga emici ve koruyucu özelliklere sahiptir ve yüksek frekans bölgesinde gizli malzemeler olarak kullanılabilir. Ultra ince nikel tozu iletken kaplamaya dayalı olarak, askeri gizli teknoloji ve sivil elektronik ekipmanlarda yaygın olarak kullanılır.
Havacılık ve üst düzey üretim
Yüksek sıcaklık alaşımları: Alaşımların yüksek sıcaklık direncini ve korozyon direncini iyileştirmek için katkı maddeleri olarak, uçak motor parçaları için uygundur.
Semente karbür: Kobaltı bağlayıcı metal olarak değiştirir, kesici takımlarda ve aşınmaya dayanıklı parçalarda kullanılır, maliyetleri düşürür ve performansı artırır.
Biyomedikal ve yeni malzemeler
İlaç taşıyıcıları ve teşhis ve tedavi: Hedeflenen ilaç iletimi ve manyetik işaretleyici tespiti için manyetik duyarlılığını ve biyouyumluluğunu kullanır.
3D baskı ve kompozit malzemeler: Metal enjeksiyon kalıplama (MIM) için bir dolgu maddesi olarak, karmaşık parçaların mekanik özelliklerini ve kalıplama doğruluğunu iyileştirir.
Ultra ince nikel tozunun avantajı, daha pahalı değerli metal malzemelerinin yerini alarak üretim maliyetlerini büyük ölçüde azaltmasıdır. Ancak, bu uygulama alanları, kullanılan nano nikel tozunun düzenli küresel yapıya, küçük boyuta ve düzgün parçacık boyutu dağılımına, iyi dağılabilirliğe, yüksek musluk yoğunluğuna, güçlü antioksidan yeteneğine ve diğer özelliklere sahip olmasını gerektirir ve bu da nano nikel tozunun hazırlama sürecine zorluk çıkarır.
Karbon malzemelerin ısı iletkenliği ve ısı dağılımındaki avantajları
Günümüz elektronik ve optoelektronik endüstrilerinde, elektronik cihazlar ve ürünleri yüksek entegrasyon ve yüksek bilgi işleme doğru geliştikçe, dağıtılan güç iki katına çıkmıştır. Isı dağılımı, elektronik endüstrisinin sürdürülebilir gelişimini kısıtlayan önemli bir faktör haline gelmiştir. Mükemmel termal iletkenliğe sahip ısı yönetimi malzemeleri bulmak, yeni nesil entegre devreler ve üç boyutlu elektronik ürün tasarımları için hayati önem taşımaktadır.
Geleneksel seramik malzemelerin (bor nitrür, alüminyum nitrür gibi) ve metal malzemelerin (bakır, alüminyum gibi) termal iletkenliği en fazla birkaç yüz W/(m·K)'dir. Karşılaştırıldığında, elmas, grafit, grafen, karbon nanotüpler ve karbon fiber gibi karbon malzemelerin termal iletkenliği daha da şaşırtıcıdır. Örneğin, grafitin kristal tabakasına paralel yönde teorik termal iletkenliği 4180W/mk'ye kadar çıkar ki bu, bakır, gümüş ve alüminyum gibi geleneksel metal malzemelerin neredeyse 10 katıdır. Ek olarak, karbon malzemeler düşük yoğunluk, düşük termal genleşme katsayısı ve iyi yüksek sıcaklık mekanik özellikleri gibi mükemmel özelliklere de sahiptir.
Grafen
Grafen, grafitten soyulmuş tek katmanlı bir karbon atomu yüzey malzemesidir. Düzenli altıgenler halinde sıkıca düzenlenmiş tek katmanlı karbon atomlarından oluşan petek şeklinde iki boyutlu bir düzlem yapısına sahiptir. Yapı çok kararlıdır. Grafen içindeki karbon atomları arasındaki bağlantı çok esnektir. Grafene dış kuvvet uygulandığında, karbon atomu yüzeyi bükülecek ve deforme olacaktır, böylece karbon atomları dış kuvvete uyum sağlamak için yeniden düzenlenmek zorunda kalmayacak ve böylece yapısal kararlılığı koruyacaktır. Bu kararlı kafes yapısı grafene mükemmel termal iletkenlik kazandırır.
Karbon nanotüpleri
1991'de karbon nanotüplerinin keşfedilmesinden bu yana, birçok bilim insanının karbon nanotüplerinin termal iletkenliğini incelemesine odaklanmıştır. Karbon nanotüpler, kıvrılmış tek katmanlı veya çok katmanlı grafit tabakalarından oluşur ve üç türe ayrılır: tek duvarlı, çift duvarlı ve çok duvarlı.
Özel yapı, karbon nanotüplere son derece yüksek termal iletkenlik kazandırır. Bazı araştırmacılar, tek duvarlı karbon nanotüplerin oda sıcaklığındaki termal iletkenliğinin 3980 W/(m·K), çift duvarlı karbon nanotüplerin termal iletkenliğinin 3580 W/(m·K) ve çok duvarlı karbon nanotüplerin termal iletkenliğinin 2860 W/(m·K) olduğunu hesaplamıştır.
Elmas
Elmas'ın kristal yapısı, tetrahedronlar halinde karbon atomlarının yakın bir şekilde düzenlenmesidir ve tüm elektronlar bağlanmaya katılır. Bu nedenle, oda sıcaklığındaki termal iletkenliği 2000~2100 W/(m·K) kadar yüksektir ve doğadaki en iyi termal iletkenliğe sahip malzemelerden biridir. Bu özellik, onu yüksek kaliteli ısı dağılımı alanında vazgeçilmez kılar.
Karbon fiber
Karbon fiber, turbostratik grafit yapısı oluşturmak için yüksek sıcaklıkta karbonizasyonla işlenir. Eksenel grafit kafesi oldukça yönlendirilmişse, ultra yüksek termal iletkenliğe ulaşabilir. Örneğin, mezofaz zift bazlı karbon fiberin termal iletkenliği 1100 W/(m·K)'dir ve buharla büyütülmüş karbon fiberin termal iletkenliği 1950 W/(m·K)'ye ulaşabilir.
Grafit
Grafit, altı fasetten ve iki sıkı paketlenmiş bazal düzlemden oluşan altıgen bir kristal yapıya sahiptir. Karbon atomlarının altıgen ızgarasının ilk katmanı, altıgen diyagonal çizginin 1/2'si kadar kademelidir ve ikinci katmanla paralel olarak üst üste bindirilir. Üçüncü katman ve ilk katman, bir ABAB... dizisi oluşturarak konumlarında tekrarlanır. Doğal grafitin (002) kristal düzlemi boyunca termal iletkenliği 2200 W/(m·K)'dir ve yüksek yönlendirilmiş pirolitik grafitin düzlem içi termal iletkenliği de 2000 W/(m·K)'ye ulaşabilir.
Yukarıdaki karbon malzemelerin hepsi son derece yüksek termal iletkenliğe sahiptir, bu nedenle yüksek ısı dağılımı gereksinimleri alanında çok dikkat çekmişlerdir. Şimdi, birkaç klasik karbon bazlı iletken/ısı dağıtıcı malzemeye bakalım.
Benzersiz kristal yapıları ve fiziksel ve kimyasal özellikleriyle karbon malzemeler, termal iletkenlik ve ısı dağılımı alanında yeri doldurulamaz avantajlar göstermiştir. Hazırlama teknolojisinin ilerlemesi ve uygulama senaryolarının genişlemesiyle, grafen ve elmas gibi karbon bazlı malzemelerin elektronik ve havacılık gibi endüstrilerde ısı dağılımı çözümlerini daha yüksek bir seviyeye taşıması beklenmektedir.
Termal yönetim malzemelerinde termal plazma teknolojisine dayalı toz hazırlamanın uygulanması
Elektronik cihazların minyatürleştirilmesi ve entegrasyonu, polimer bazlı termal yönetim malzemeleri için daha yüksek ısı dağılımı gereksinimlerini ortaya koymuştur. Etkili termal iletim yolları oluşturmak için yeni yüksek termal iletkenliğe sahip dolgu maddelerinin geliştirilmesi, yüksek performanslı termal yönetim malzemelerine ulaşmanın anahtarıdır.
Termal plazma teknolojisi, yüksek sıcaklığı, kontrol edilebilir reaksiyon atmosferi, yüksek enerji yoğunluğu ve düşük kirliliği nedeniyle küresel silikon tozu ve alümina tozu gibi nano ve mikron şekilli küresel tozların hazırlanmasında büyük avantajlara sahiptir.
Termal plazma teknolojisi
Plazma, katı, sıvı ve gaza ek olarak maddenin dördüncü halidir. Elektronlardan, katyonlardan ve nötr parçacıklardan oluşan genel olarak elektriksel olarak nötr bir agregadır. Plazmadaki ağır parçacıkların sıcaklığına göre plazma iki kategoriye ayrılabilir: sıcak plazma ve soğuk plazma.
Sıcak plazmadaki ağır iyonların sıcaklığı 3×103 ila 3×104K'ye ulaşabilir ve bu temelde yerel termodinamik denge durumuna ulaşır. Bu durumda, termal plazmanın şu ilişkisi vardır: elektron sıcaklığı Te = plazma sıcaklığı Th = uyarılma sıcaklığı Tex = iyonlaşma reaksiyon sıcaklığı Treac, bu nedenle termal plazmanın düzgün bir termodinamik sıcaklığı vardır.
Küresel tozların plazma hazırlanması
Yüksek frekanslı termal plazmanın yüksek sıcaklık ve hızlı soğutma hızı özelliklerine dayanarak, nanotozlar hazırlamak için fiziksel buhar biriktirme teknolojisi kullanılır.
Plazma ile küresel tozları hazırlamanın iki ana yolu vardır.
Birincisi, düzensiz şekilli ve büyük boyutlu ham madde tozlarını termal plazmanın yüksek sıcaklık arkına geçirmek ve termal plazmanın ürettiği yüksek sıcaklık ortamını ham madde parçacıklarını hızla ısıtmak ve eritmek (veya yüzeyi eritmek) için kullanmaktır. Yüzey gerilimi nedeniyle, erimiş toz bir küre oluşturur ve küresel bir toz elde etmek için uygun bir soğutma hızında katılaşır. İkincisi, düzensiz tozları veya öncülleri ham madde ve termal plazmayı yüksek sıcaklıklı bir ısı kaynağı olarak kullanmaktır. Ham maddeler, içindeki aktif parçacıklarla reaksiyona girer ve hızla soğutulur ve biriktirilerek ideal toz malzemeler üretilir.
Yüksek sıcaklık, yüksek enerji, kontrol edilebilir atmosfer ve termal plazma kirliliği olmaması özelliklerinden yararlanılarak, besleme, soğutma hızı ve plazma gücü gibi hazırlama sürecindeki parametreler kontrol edilerek yüksek saflıkta, yüksek küresellikte ve farklı boyutlarda küresel tozlar hazırlanabilir. Bu nedenle, küresel tozları hazırlamak için plazma teknolojisinin kullanımı enerji, havacılık, kimya endüstrisi ve diğer alanlarda giderek daha yaygın bir şekilde kullanılmaktadır.
Silisyum mikro tozunun temel uygulama alanları ve özellikleri
Silika tozu, ana bileşeni silikon dioksit olan inorganik metalik olmayan bir malzemedir. Hammadde olarak kristal kuvars, erimiş kuvars vb.'den yapılır ve öğütme, hassas derecelendirme, safsızlık giderme ve diğer işlemlerle işlenir. Mükemmel dielektrik özelliklere, düşük termal genleşme katsayısına ve yüksek termal iletkenliğe sahiptir. Bakır kaplı laminatlarda, epoksi kalıplama bileşiklerinde, yalıtım malzemelerinde, yapıştırıcılarda, kaplamalarda, seramiklerde ve diğer alanlarda yaygın olarak kullanılır.
1. Bakır kaplı laminat
Bakır kaplı laminat, "bakır folyo + dielektrik yalıtım katmanı (reçine ve takviye malzemesi) + bakır folyo" yapısına sahip baskılı devre kartlarının üretimi için önemli bir alt tabakadır. Çeşitli devre sistemleri için bir akış yukarı temel malzemedir.
Bakır kaplı laminatlar için dolgu seçimleri arasında silikon mikro tozu, alüminyum hidroksit, magnezyum hidroksit, talk pudrası, mika tozu ve diğer malzemeler bulunur. Bunlar arasında, silikon mikro tozu ısı direnci, mekanik özellikler, elektriksel özellikler ve reçine sistemlerinde dağılabilirlik açısından göreceli avantajlara sahiptir. Isı direncini ve nem direncini iyileştirmek, ince bakır kaplı laminatların sertliğini iyileştirmek, termal genleşme katsayısını azaltmak, boyutsal kararlılığı iyileştirmek, delme konumlandırma doğruluğunu ve iç duvar pürüzsüzlüğünü iyileştirmek, katmanlar arasındaki veya yalıtım katmanları ile bakır folyo arasındaki yapışmayı iyileştirmek vb. için kullanılabilir, bu nedenle bakır kaplı laminat dolgularında tercih edilir.
Küresel silikon mikro tozu en iyi performansa sahiptir ancak maliyeti yüksektir ve yalnızca üst düzey bakır kaplı laminatlar alanında kullanılır. Termal iletkenlik, dolgu, termal genleşme ve dielektrik özellikler açısından küresel silikon mikro tozunun performansı daha iyidir, ancak fiyat açısından açısal silikon mikro tozu daha düşüktür. Bu nedenle, kapsamlı performans ve maliyet göz önüne alındığında, küresel silikon mikro tozu şu anda esas olarak yüksek frekanslı ve yüksek hızlı bakır kaplı laminatlar, IC taşıyıcıları vb. gibi yüksek kaliteli bakır kaplı laminatlar alanında kullanılmaktadır ve uygulama senaryosu ne kadar yüksekse, ekleme oranı da o kadar yüksektir.
2. Epoksi kalıplama bileşiği
Epoksi kalıplama bileşiği, baz reçine olarak epoksi reçineden, kürleme maddesi olarak yüksek performanslı fenolik reçineden, dolgu maddesi olarak silikon tozundan ve çeşitli katkı maddelerinden yapılmış toz halinde bir kalıplama bileşiğidir. Entegre devreler gibi yarı iletken paketleme için temel bir malzemedir (yarı iletken paketlemenin %97'sinden fazlası epoksi kalıplama bileşiği kullanır).
3. Elektrik yalıtım malzemesi
Elektrik yalıtım ürünlerinde kullanılan silikon tozu, kürlenmiş ürünün doğrusal genleşme katsayısını ve kürleme işlemi sırasında büzülme oranını etkili bir şekilde azaltabilir, iç stresi azaltabilir ve yalıtım malzemesinin mekanik mukavemetini iyileştirebilir, böylece yalıtım malzemesinin mekanik ve elektriksel özelliklerini etkili bir şekilde iyileştirebilir ve geliştirebilir. Bu nedenle, bu alandaki müşterilerin silikon mikro tozuna yönelik işlevsel gereksinimleri daha çok düşük doğrusal genleşme katsayısı, yüksek yalıtım ve yüksek mekanik mukavemet olarak yansıtılırken, dielektrik özellikleri ve termal iletkenlik gereksinimleri nispeten düşüktür.
Elektriksel yalıtım malzemeleri alanında, ortalama 5-25 µm parçacık boyutuna sahip tek spesifikasyonlu silikon mikro tozu ürünleri genellikle elektriksel yalıtım ürünlerinin özelliklerine ve üretim süreçlerinin gereksinimlerine göre seçilir ve ürün beyazlığı, parçacık boyutu dağılımı vb. konularda yüksek gereksinimler ortaya çıkar.
4. Yapıştırıcılar
Yapıştırıcı reçineye doldurulmuş silikon mikro tozu, kürlenmiş ürünün doğrusal genleşme katsayısını ve kürleme sırasındaki büzülme oranını etkili bir şekilde azaltabilir, yapıştırıcının mekanik mukavemetini iyileştirebilir, ısı direncini, anti-geçirgenliği ve ısı dağılımı performansını iyileştirebilir, böylece bağlama ve sızdırmazlık etkisini iyileştirebilir.
Silikon mikro tozunun parçacık boyutu dağılımı, yapıştırıcının viskozitesini ve tortulaşmasını etkileyecek ve böylece yapıştırıcının işlenebilirliğini ve kürlemeden sonraki doğrusal genleşme katsayısını etkileyecektir.
5. Petek seramikler
Otomobil egzoz arıtımı için petek seramik taşıyıcılar ve kordierit malzeme otomobil egzoz filtresi DPF dizel motor egzoz arıtımı için alümina, silikon mikro tozu ve diğer malzemelerden karıştırma, ekstrüzyon kalıplama, kurutma, sinterleme ve diğer işlemler yoluyla yapılır. Küresel silikon mikro tozu, petek seramik ürünlerinin kalıplama oranını ve kararlılığını iyileştirebilir.
Titanyum dioksit kaplama modifikasyonu
Titanyum dioksitin (titanyum dioksit) kaplama modifikasyonu, performansını (dağılabilirlik, hava koşullarına dayanıklılık, parlaklık, kimyasal kararlılık vb. gibi) iyileştirmek için önemli bir araçtır. Yaygın kaplama modifikasyon yöntemleri esas olarak üç kategoriyi içerir: inorganik kaplama, organik kaplama ve kompozit kaplama. Aşağıda belirli bir sınıflandırma ve kısa bir giriş bulunmaktadır:
İnorganik kaplama modifikasyonu
Titanyum dioksit parçacıklarının yüzeyine bir inorganik oksit veya tuz tabakası kaplayarak, kimyasal kararlılığını ve optik özelliklerini iyileştirmek için fiziksel bir bariyer oluşturulur.
1. Oksit kaplama
Prensip: Metal oksitlerin hidratını (SiO₂, Al₂O₃, ZrO₂ vb. gibi) kullanarak titanyum dioksitin yüzeyinde çökelterek düzgün bir kaplama tabakası oluşturun.
İşlem: Genellikle sıvı faz biriktirme yöntemi ile titanyum dioksit bulamacına metal tuzları (sodyum silikat, alüminyum sülfat gibi) eklenir ve pH değeri ayarlanarak metal oksit hidratı çökeltilir ve kaplanır.
2. Kompozit oksit kaplama
Prensip: İki veya daha fazla metal oksidi (Al₂O₃-SiO₂, ZrO₂-SiO₂, vb. gibi) kaplamak, her bir bileşenin avantajlarını birleştirmek.
Özellikler: Daha iyi genel performans, örneğin Al₂O₃-SiO₂ kaplaması aynı anda dağılabilirliği ve hava koşullarına dayanıklılığı iyileştirebilir, yüksek talep gören otomotiv boyaları ve bobin kaplamaları için uygundur.
3. Tuz kaplama
Prensip: Titanyum dioksitin yüzeyinde zayıf çözünen bir tuz tabakası oluşturmak için metal tuzları (fosfatlar, silikatlar, sülfatlar, vb. gibi) kullanın.
Organik kaplama modifikasyonu
Titanyum dioksitin yüzeyindeki hidroksil gruplarıyla organik bileşiklerin reaksiyonu yoluyla, organik ortamla uyumluluğunu iyileştirmek için organik bir moleküler tabaka oluşturulur.
1. Bağlantı maddesi kaplaması
Prensip: Bağlantı maddesi moleküllerinin (silan, titanat, alüminat gibi) amfifilik yapısını kullanarak, bir ucu titanyum dioksitin yüzeyindeki hidroksil grubuyla birleştirilir ve diğer ucu organik matrisle (reçine, polimer gibi) reaksiyona girer.
Silan bağlantı maddesi: Su bazlı sistemlerde titanyum dioksitin dağılabilirliğini artırır, genellikle su bazlı kaplamalarda ve mürekkeplerde kullanılır.
Titanat/alüminat bağlantı maddesi: Plastikler ve kauçuklar gibi yağlı sistemlerde uyumluluğu artırır ve işleme sırasında aglomerasyonu azaltır.
2. Yüzey aktif madde kaplaması
Prensip: Yüzey aktif maddeler (yağ asitleri, sülfonatlar, kuaterner amonyum tuzları vb. gibi) fiziksel adsorpsiyon veya kimyasal reaksiyon yoluyla titanyum dioksitin yüzeyine bağlanarak bir yük tabakası veya hidrofobik tabaka oluşturur.
İşlev:
Aniyonik yüzey aktif maddeler (stearik asit gibi): Yağlı ortamlarda dağılabilirliği artırır, genellikle plastiklerde ve kauçukta kullanılır.
Katyonik yüzey aktif maddeler (dodesiltrimetilamonyum klorür gibi): Kararlılığı artırmak için polar sistemler için uygundur.
3. Polimer kaplama
İlke: Polimerizasyon reaksiyonları yoluyla titanyum dioksitin yüzeyine polimerleri (akrilatlar, epoksi reçineleri, siloksanlar vb.) aşılayın.
İşlev:
Kimyasal erozyonu daha da izole etmek ve hava koşullarına dayanıklılığı ve mekanik özellikleri iyileştirmek için kalın bir kaplama tabakası oluşturun.
Belirli reçinelerle uyumluluğu artırın, yüksek performanslı kompozit malzemeler ve kaplamalar için uygundur.
4. Silikon kaplama
İlke: Titanyum dioksit parçacıklarını kaplamak için polisiloksanın (silikon yağı, silikon reçinesi vb.) düşük yüzey enerjisi özelliklerini kullanın.
İşlev: Yüzey gerilimini azaltın, dağılabilirliği ve pürüzsüzlüğü artırın, genellikle mürekkeplerde ve kozmetiklerde kullanılır.
III. Kompozit kaplama modifikasyonu
İnorganik ve organik kaplamaların avantajlarını birleştiren çift kaplama, tamamlayıcı performans elde etmek için aşamalı olarak veya eş zamanlı olarak gerçekleştirilir.
1. Önce inorganik ve sonra organik kaplama
2. İnorganik-organik senkron kaplama
Diğer özel kaplama teknolojileri
1. Nano kaplama
2. Mikrokapsül kaplama
Prensip: Titanyum dioksit parçacıklarını polimer mikrokapsüllere kapsülleyin, kapsülün yırtılma koşullarını (sıcaklık, pH değeri gibi) kontrol ederek titanyum dioksiti serbest bırakın, akıllı kaplamalar ve yavaş salınımlı sistemler için uygundur.
Düşük irtifa ekonomisinde magnezyum alaşımlı malzemeler
Hafif bir malzeme olan magnezyum alaşımı, düşük yoğunluğu, yüksek mukavemeti, şok emilimi ve elektromanyetik dalga koruma yetenekleri nedeniyle düşük irtifa ekonomik uçaklar için ideal bir seçim haline gelmiştir. Geleneksel malzemelerle karşılaştırıldığında magnezyum alaşımı daha hafiftir, uçuş süresini önemli ölçüde uzatabilir ve enerji verimliliğini artırabilir. Ayrıca, magnezyum alaşımının şok emilimi ve elektromanyetik koruma yetenekleri, uçağın karmaşık ortamlardaki çalışma güvenliğini ve elektromanyetik uyumluluğunu da iyileştirebilir.
Elektrikli dikey kalkış ve iniş uçağı (eVTOL)
Sigorta çerçevesi: Magnezyum alaşımının yoğunluğu, alüminyum alaşımının yalnızca 2/3'ü ve çeliğin 1/4'üdür. Gövde çerçevesi için kullanılması, uçağın ağırlığını önemli ölçüde azaltabilir, yük kapasitesini ve menzilini iyileştirebilir. Örneğin, Fengfei Aviation'ın 2 tonluk kargo eVTOL'u, yapısal mukavemeti sağlarken etkili bir şekilde hafifliğe ulaşan bazı gövde çerçevesi bileşenlerini üretmek için magnezyum alaşımı kullanır.
Kanat yapısı: Magnezyum alaşımı yüksek özgül mukavemete sahiptir ve büyük aerodinamik yükler altında kanadın yapısal kararlılığını koruyabilirken, kanadın ağırlığını azaltarak uçağın uçuş performansını iyileştirmeye yardımcı olur.
Motor gövdesi: Magnezyum alaşımı iyi termal iletkenliğe ve elektromanyetik koruma özelliklerine sahiptir, bu da jeneratörün çalışmasıyla oluşan ısıyı etkili bir şekilde dağıtabilir, motorun iç devresini elektromanyetik girişimden koruyabilir, motorun hizmet ömrünü uzatabilir ve motorun çalışma verimliliğini artırabilir. Örneğin, Xiaopeng Huitian'ın Traveler X2 akıllı elektrikli uçan arabasının motor gövdesi magnezyum alaşımlı malzemeden yapılmıştır.
Pil bölmesi: Magnezyum alaşımı pil bölmeleri üretmek için kullanılabilir. Düşük yoğunluğu uçağın genel ağırlığını azaltmaya yardımcı olur ve elektromanyetik koruma performansı, pilin harici elektromanyetik girişim tarafından engellenmesini önleyerek pilin güvenliğini ve kararlı çalışmasını sağlar.
Gösterge paneli braketi: Magnezyum alaşımlı gösterge paneli braketi iyi bir sertliğe ve kararlılığa sahiptir ve eVTOL gösterge panelinin çeşitli cihazlarını ve ekran cihazlarını destekleyebilir. Aynı zamanda hafif özellikleri uçağın genel ağırlığını azaltmaya da yardımcı olur.
İHA
Gövde çerçevesi: Magnezyum alaşımı düşük yoğunluğa sahiptir, bu da dronun ağırlığını önemli ölçüde azaltabilir, dayanıklılığı ve yük kapasitesini artırabilir ve yüksek özgül mukavemet, gövdenin uçuş sırasında çeşitli streslere dayanabilmesini sağlayabilir. Örneğin, magnezyum alaşımlı çerçeveye sahip çok rotorlu drone "Hybrid Flyer", geleneksel malzeme çerçevesinden yaklaşık %30 daha hafiftir ve dayanıklılık süresi de uzatılmıştır.
Kanatlar ve kuyruklar: yapısal mukavemet ve aerodinamik performans sağlarken, dronların uçuş direncini ve enerji tüketimini azaltarak ve uçuş verimliliğini ve esnekliğini artırarak kanatların ve kuyrukların iç destek yapısını veya genel kaplamasını üretmek için kullanılabilir.
Kontrol devre kartı braketi: kontrol devre kartı için sabit destek sağlar. Hafif özellikleri, dronun ağırlık merkezini düşürmeye ve uçuş kararlılığını artırmaya yardımcı olur. Aynı zamanda, elektromanyetik koruma performansı devre kartları arasındaki elektromanyetik paraziti azaltabilir ve kontrol sinyallerinin doğru bir şekilde iletilmesini sağlayabilir.
Sensör muhafazası: Kameralar, GPS modülleri vb. gibi çeşitli sensörleri kapsüllemek için kullanılırken sensörleri korur, dronların yük ağırlığını azaltır, dronların daha fazla ekipman taşımasına veya uçuş süresini uzatmasına olanak tanır ve magnezyum alaşımlarının korozyon direnci farklı ortamlardaki sensörlerin çalışma gereksinimlerine uyum sağlayabilir.
Pervaneler: Magnezyum alaşımları pervane üretmek için kullanılabilir. Düşük yoğunluk ve yüksek özgül mukavemet, pervane dönüş verimliliğini artırmaya, enerji tüketimini azaltmaya, ağırlığı azaltmaya ve böylece dronların genel performansını iyileştirmeye yardımcı olur.
Magnezyumun hafifliği, düşük maliyeti ve yüksek rezervi onu geleneksel malzemelerden daha avantajlı hale getirir ve düşük irtifa ekonomik inşaatta yüksek hammadde maliyetleri ve düşük işletme verimliliği ikilemini çözmesi beklenmektedir. Magnezyum alaşımı üretim teknolojisinin sürekli ilerlemesiyle, büyük ölçekli üretim maliyetleri daha da düşürecek ve böylece düşük irtifa alanında büyük ölçekli uygulamasını teşvik edecektir.