Oday Zhang wuxuu xirfadiisa oo dhan ku qaatay Machadka Qalabka Hawada Sare. Kahor inta uusan hawlgab noqon, hiwaayaddiisa ugu xiisaha badnayd waxay ahayd inuu ardaydiisa u kaxeeyo bakhaarka si uu u aqoonsado agabka. Wuxuu furay baaldi balaastig ah oo cad oo aan la qiyaasi karin, wuxuu ku soo qaaday malqacad budo cad oo khafiif ah oo kareem ah oo uu ku qaaday malqacad muunad ah, ka dibna si tartiib ah ayuu ugu tuuray iftiinka hoostiisa. Boorka ayaa si tartiib tartiib ah ugu degay iftiinka iftiinka, isagoo si tartiib ah u iftiimaya. "Ha dhayalsan budadan cad," ayuu had iyo jeer yiri Oday Zhang, isagoo indhihiisa fiirinaya. "Haddii diyaaradaha iyo gantaallada aan dhisno ay mararka qaarkood u adkeysan karaan walxaha cirka ku jira waxay ku xiran tahay awoodaha 'burkan'."
"Budada cad" ee uu tilmaamay waxay ahaydbudada alumina. Waxay u egtahay mid caadi ah—miyaanay ahayn mid laga soocay bauxite? Laakiin budada alumina ee loo isticmaalo hawada sare waxay gebi ahaanba ka duwan tahay alumina-da caadiga ah ee warshadaha. Nadiifnimadeedu waa ku dhawaad afar sagaal ka dib barta jajab tobanlaha; cabbirka walxaha waxaa lagu cabbiraa nanometer-ka iyo micrometer-ka; qaab-dhismeedkeeda—ha ahaato goobo, jajab, ama irbado—dhammaantood si taxaddar leh ayaa loo tixgeliyaa. Erayada Lao Zhang, “Kani waa cuntada wanaagsan ee 'kaabisa kalsiyum' qalabka culus ee qaranka.”
Marka laga hadlayo waxa ay waxyaabahani ka qaban karaan hawada sare, waxaa jira codsiyo aan la tirin karin. Aan ku bilowno "adag" ugu badan - oo siinaya diyaaradaha "hubka". Waa maxay cabsida ugu weyn ee wax kasta oo cirka ku duulaya, ha ahaato diyaarad rayid ah ama diyaarad dagaal oo militari ah? Heerkul aad u sarreeya iyo dildilaac. Daabyada matoorka ayaa ku wareega xawaare sare gaasaska qiiqa kumanaan darajo Celsius ah; biraha caadiga ah ayaa jilcin jiray oo dhalaali jiray waqti dheer ka hor. Maxaa la sameeyaa? Injineeradu waxay la yimaadeen xal cajiib ah: ku dahaadhida dusha sare ee daab gaar ah oo dhoobo ah. Qalabka dhismaha ee ugu weyn ee daabkan badanaa waa budada alumina.
Maxaad u dooranaysaa? Marka hore, waa u adkaysta kulaylka, iyadoo dhibic dhalaalaysa ay ka badan tahay 2000 darajo Celsius, taasoo ka dhigaysa "kuleylka dahaarka leh" oo aad u fiican. Marka labaad, waa mid adag oo u adkaysta xirashada, iyadoo ka ilaalinaysa daabyada nabaad-guurka walxaha boodhka ee socodka hawada sare. Xitaa ka sii fiican, iyadoo la hagaajinayo cabbirka walxaha budada alumina iyo lagu darayo walxo kale, daloolka, adkaanta, iyo ku dhegganaanta substrate-ka birta ee dahaarka ayaa la xakamayn karaa. Sida uu si kaftan ah u dhigay shaqaale aqoon-is-weydaarsi oo khibrad leh, "Waxay la mid tahay in lakabka qorraxda ee dhoobada ah lagu mariyo daabyada turbine-ka - waa mid ka ilaaliya qorraxda iyo xoqidda labadaba." Sidee muhiim u tahay "shaashadan qorraxda"? Waxay u oggolaanaysaa daabyada turbine-ka inay ku shaqeeyaan heerkul sare, tobanaan darajo kastana heerkulka matoorku wuu kordhaa, riixitaankuna si weyn ayuu u kordhaa, halka isticmaalka shidaalka uu hoos u dhaco. Diyaaradaha duulaya tobanaan kun oo kiiloomitir, keydinta shidaalka iyo horumarinta waxqabadka waa kuwo aad u caan ah. Haddii dahaarka xannibaadda kulaylka uu yahay "codsiga dibadda," markaa doorka budada alumina ee walxaha isku dhafan waa "kabka gudaha."
Diyaaradaha casriga ah, dayax-gacmeedyada, iyo gantaallada ayaa si ballaaran u isticmaala agab isku-dhafan si loo yareeyo miisaanka. Si kastaba ha ahaatee, isku-dhafkan ku salaysan resin-ka ayaa leh daciifnimo - ma aha kuwo u adkaysta xirashada, u nugul heerkulka sare, mana laha adkeysi ku filan. Saynisyahannada qalabka caqliga leh waxay ku dareen budada alumina, gaar ahaan cabbirka nano-ga.budada alumina, si siman ugu shub resin-ka, sida cajiinka cajiinka. Isku-darkani wuxuu leeyahay saameyn cajiib ah: adkaanta walaxda, iska caabbinta xirashada, iska caabbinta kulaylka, iyo xitaa xasilloonida cabbirka dhammaantood si weyn ayay u soo hagaagaan.
Tusaale ahaan, sagxadaha qolka diyaaradaha, qaybaha gudaha qaarkood, iyo xitaa qaar ka mid ah qaybaha dhismaha ee aan culayska qaadin waxay isticmaalaan walxahan isku-dhafka ah ee alumina-ka lagu xoojiyay. Tani ma aha oo kaliya inay ka dhigto kuwo fudud oo xoog badan laakiin sidoo kale si wax ku ool ah u celin kara, taasoo si weyn u hagaajinaysa badbaadada. Qalabka saxda ah wuxuu taageeraa dayax-gacmeedyada, kuwaas oo u baahan isbeddel cabbir yar oo ku yimaada wareegyada heerkulka daran, sidoo kale wax badan ayuu u leeyahay qalabkan. Waxay la mid tahay "durista" qalfoofka balaastig dabacsan, taasoo siinaysa xoog iyo dabacsanaan labadaba.
Budada Alumina waxay sidoo kale leedahay "xirfad qarsoon," oo muhiim u ah hawada sare - waa dahaar kuleyl oo aad u fiican iyo walxo u adkaysta baabi'inta.
Marka dayax-gacmeedku dib ugu soo laabto jawiga hawada sare, waxay la mid tahay inuu ku dhaco foorno balaasma ah oo kumanaan darajo ah. Qolofka dibadda ee kaabsalku dib u soo galo waa inuu lahaadaa lakab u adkaysta kulaylka oo "isaga huraya wanaagga weyn." Budada Alumina waxay door muhiim ah ka ciyaartaa sameynta walxo badan oo u adkaysta kulaylka. Marka lagu daro agabyada kale, waxay samaysaa lakab dhoobo ah oo adag, daloolsan, oo aad u dahaaran oo dusha sare ah. Lakabkani si tartiib tartiib ah ayuu u daaqaa heerkul sare, isagoo qaadaya kulaylka oo ilaalinaya heerkulka qolka gudaha heerka badbaadada ee cirbixiyeennada iyada oo loo marayo isticmaalkiisa. "Mar kasta oo aan arko kaabsal soo noqoshada si guul leh u soo degaya, lakabka dibadda ee walxaha u adkaysta kulaylkana uu yahay madow gubtay, waxaan ka fikiraa qaacidooyinkaas ku salaysan alumina ee aan si isdaba joog ah u nadiifinay," ayuu yiri injineer sare oo mas'uul ka ah agabka u adkaysta kulaylka. "Way gubtay, laakiin hawsheedu si fiican ayay u dhammaatay."
Ka baxsan codsiyadan adag ee "marxaladda hore",budada aluminasi isku mid ah waa lama huraan "gadaasha muuqaallada." Tusaale ahaan, marka la samaynayo qaybaha saxda ah ee diyaaradaha iyo gantaallada, waxaa loo baahan yahay in la simiyo walxo badan oo xoog badan leh. Inta lagu jiro simitariga, qaybaha birta budada ah waa in lagu taageeraa foorno heerkul sare leh iyadoo la adeegsanayo "shims" gaar ah ama "saxanno dab-damis ah." Saxannadani waa inay ahaadaan kuwo u adkaysta kulaylka, aan isbeddelin karin, oo aan ku dhegin badeecada. Saxannada dabka ee laga sameeyay dhoobada alumina ee saafiga ah ayaa noqda doorashada ugu habboon. Intaa waxaa dheer, hababka shiidi iyo nadiifinta ee qaybo ka mid ah qaybaha aadka u saxsan, budada alumina ee aadka u saafiga badan waa dhexdhexaad simitaan ammaan ah oo hufan.
Dabcan, walxo qiimo leh oo noocaas ah looma isticmaali karo si taxaddar la'aan ah. Ma ku filan tahay daahirnimada? Ma isku mid baa qaybinta cabbirka walxaha? Ma jiraa wax isku-dhafan? Ma kala firdhistu way fiican tahay? Tilmaame kastaa wuxuu saameeyaa waxqabadka badeecada ugu dambeysa. Goobta hawada sare, xitaa qaladka ugu yar wuxuu horseedi karaa cawaaqib xumo. Sidaa darteed, laga bilaabo xulashada walxaha ceeriin iyo wax ka beddelka habaynta ilaa farsamooyinka codsiga, tallaabo kasta waxay ku xiran tahay heerarka xakamaynta ee adag, ku dhawaad baahan.
Iyada oo taagan warshad casri ah oo diyaaradaha lagu sameeyo, oo fiirinaysa diyaaradda oo si habsami leh u iftiimaysa oo si qabow u iftiimaysa nalalka hoostiisa, waxaad ogaanaysaa in nidaamkan adag ee cirka ku dhex wareegaya uu yahay natiijada walxo aan la tirin karin oo caadi ah sida budada alumina, mid walbana uu doorkiisa ka ciyaarayo awooddiisa ugu buuxda. Ma sameeyo qaab-dhismeedka ugu weyn, haddana wuxuu xoojiyaa qaab-dhismeedka; ma bixiyo awood weyn, haddana wuxuu ilaaliyaa xudunta nidaamka riixitaanka; si toos ah uma go'aamiyo jidka, haddana wuxuu hubiyaa badbaadada duulimaadka.
Laga bilaabo dahaarka u adkaysta heerkulka sare ilaa walxaha isku-dhafan ee la xoojiyay, iyo xitaa lakabyada u adkaysta kulaylka, codsigabudada aluminagaroonka hawada sare ayaa si joogto ah u sii qoto dheereynaya una sii gudbaya jawi fudud, xoog badan, iyo u adkaysta jawiyada ba'an. Mustaqbalka, iyadoo la horumarinayo walxaha alumina oo leh daahirnimo sare iyo qaab-dhismeedyo gaar ah (sida nanowires iyo nanosheets), waxay ka ciyaari kartaa doorar aan la fileyn oo ku saabsan maaraynta kulaylka, kala-baxa kulaylka qalabka elektaroonigga ah, iyo xitaa wax-soo-saarka gudaha ee hawada sare.
Budadan cad, oo aamusan oo deggan, waxay ka kooban tahay tamar aad u weyn oo taageerta sahaminta aadanaha ee cirka. Waxay ina xasuusinaysaa in safarka xiddigaha, aan u baahnayn oo keliya aragtiyo waaweyn iyo awood kor u kac ah, laakiin sidoo kale "baalasha aan la arki karin" ee aamusan oo adag oo kor u qaada waxqabadka agabka aasaasiga ah. Marka xigta ee aad kor u eegto diyaarad kor u kacaysa ama aad daawato muuqaalka cajiibka ah ee gantaal la ridayo, waxaa laga yaabaa inaad xasuusato in gudaha birta iyo walxaha isku dhafan, ay jirto "ruux cad," oo si aamusnaan ah u ilaalinaysa badbaadada iyo heerka sare ee duulimaad kasta.