Dhawaan, waxaan casho la qaatay arday fasalka ka mid ah oo ka shaqeeya machad cilmi-baaris ku sameeya agabka hawada sare. Waxaan ka wada hadalnay mashaariicdoodii ugu dambeeyay, wuxuuna si qarsoodi ah iigu sheegay, "Ma taqaanaa agabka cusub ee aan hadda xiisaynayno? Waxaa laga yaabaa inaadan rumaysan - waa budadaas oo u eg ciid cagaaran oo fiican." Markuu arkay muuqaalkeyga wareersan, ayuu dhoolla caddeeyay oo ku daray, "Budada yar-yar ee silikoon-cagaaran, ma maqashay? Waxyaabahan waxaa laga yaabaa inay ku soo fool leeyihiin kacaan yar oo ku dhaca hawada sare.” Si daacad ah, markii hore waxaan shaki ka qabay: sidee bay walxahaas xoqan ee badanaa loo isticmaalo shiididda taayirrada iyo jarista saxannada ula xiriiri karaan warshadaha hawada sare ee casriga ah? Laakiin sida uu sii sharraxay, waxaan ogaaday inay jiraan wax ka badan intii aan moodayay. Maanta, aan ka hadalno mowduucan.
I. Barashada "Qalabkan Ballanqaadka leh"
Karbohaydraytka silikoonka cagaaran asal ahaan waa nooc ka mid ah carbide-ka silikoonka (SiC). Marka la barbardhigo carbide-ka silikoonka madow ee caadiga ah, wuxuu leeyahay daahirnimo sare iyo wasakh yar, sidaas darteed midabkiisa cagaaran ee khafiifka ah ee gaarka ah. Sababta ay u tahay "budo yar," waxay tilmaamaysaa cabbirkeeda walxaha aadka u yar, badanaa inta u dhaxaysa dhowr micrometers iyo tobanaan micrometers - qiyaastii toban meelood meel ilaa badh dhexroorka timaha aadanaha. "Ha u ogolaanin in isticmaalka hadda ee warshadaha xoqidda uu ku khiyaaneeyo," ayuu yiri saaxiibkay fasalka, "dhab ahaantii waxay leedahay sifooyin aad u fiican: adkaansho sare, iska caabin heerkul sare, xasillooni kiimiko, iyo isku-darka hoose ee ballaarinta kulaylka. Astaamahani waxaa si ficil ahaan loogu talagalay garoonka hawada."
Dabadeed, waxaan sameeyay cilmi-baaris waxaana ogaaday in tani runtii run tahay. Adkaanta silicon carbide-ka cagaaran waa tan labaad oo keliya marka loo eego dheemanka iyo nitride-ka boron-ka cubic; hawada, waxay u adkeysan kartaa heerkulka sare ee qiyaastii 1600°C iyada oo aan oksaydheyn; isku-darka ballaarinta kulaylkana waa rubuc ilaa saddex meelood meel ka mid ah biraha caadiga ah. Tirooyinkani waxay u ekaan karaan kuwo qalalan, laakiin goobta hawada sare, halkaas oo shuruudaha waxqabadka agabku ay aad u adag yihiin, halbeeg kasta wuxuu keeni karaa qiimo aad u weyn.
II. Miisaanka oo la dhimo: Raadinta Daba-joogga ah ee Dayax-gacmeedka
"Dhanka hawada sare, dhimista miisaanka ayaa had iyo jeer ah furaha,"hawada sareInjineerku wuxuu ii sheegay. "Kool kasta oo miisaan ah oo la keydiyo wuxuu badbaadin karaa shidaal badan ama wuxuu kordhin karaa culayska." Alaabada birta dhaqameed ayaa durba gaartay xadkooda marka la eego dhimista miisaanka, sidaa darteed dareenka qof walba si dabiici ah ayuu ugu jeestay agabka dhoobada. Isku-dhafka matrix-ka dhoobada ee silikoon-ka cagaaran ee la xoojiyay ee carbide-ka ayaa ka mid ah musharixiinta ugu rajo wanaagsan. Alaabadani waxay caadi ahaan leeyihiin cufnaan dhan 3.0-3.2 garaam oo keliya sentimitirkiiba saddex jibbaaran, kaas oo si weyn uga fudud birta (7.8 garaam sentimitirkiiba saddex jibbaaran) sidoo kalena wuxuu bixiyaa faa'iido cad marka loo eego birta titanium (4.5 garaam sentimitirkiiba saddex jibbaaran). Muhiimad ahaan, waxay ilaalisaa xoog ku filan iyadoo yareyneysa miisaanka.
"Waxaan baaraynaa isticmaalka isku-dhafka carbide-ka ee silicon-ka cagaaran ee loogu talagalay dahaarka matoorka," ayuu shaaca ka qaaday naqshadeeye matoorka hawada sare. "Haddii aan isticmaalno agab dhaqameed, qaybtani waxay miisaankeedu noqon lahaa 200 kiilo, laakiin iyadoo la adeegsanayo agabka cusub ee isku-dhafka ah, waxaa loo dhimi karaa ilaa 130 kiilo. Dhammaan matoorka, dhimistan 70-kiilo waa mid muhiim ah." Xitaa ka sii fiican, saameynta dhimista miisaanka ayaa isbedbeddelaysa. Qaybaha qaab-dhismeedka ee fudud ayaa u oggolaanaya dhimista miisaanka ee u dhiganta qaab-dhismeedka taageerada, sida saamaynta domino. Daraasaduhu waxay muujiyeen in dayax-gacmeedka, dhimista 1-kiilo ee miisaanka qaybaha qaab-dhismeedka ay ugu dambeyntii horseedi karto dhimista 5-10 kiilo garaam ee miisaanka heerka nidaamka.
III. Iska caabbinta Heerkulka Sare: "Xasiliye" ee Matoorada
Heerkulka shaqada ee matoorada hawada ayaa si joogto ah u kordhaya; matoorada turbofan ee horumarsan hadda waxay leeyihiin heerkul gudaha turbine-ka oo ka sarreeya 1700°C. Heerkulkan, xitaa birlabyo badan oo heerkul sare leh ayaa bilaabay inay fashilmaan. "Qaybaha qaybta kulul ee matoorka ayaa hadda riixaya xadka waxqabadka maaddada," ayuu yiri saaxiibkay fasalka ka ah machadka cilmi-baarista. "Waxaan si degdeg ah ugu baahanahay agab si joogto ah ugu shaqeyn kara heerkul ka sarreeya." Isku-darka carbide-ka silikoon ee cagaaran ayaa door muhiim ah ka ciyaari kara aaggan. Karbaash silikoon saafi ah ayaa u adkeysan kara heerkulka ka sarreeya 2500°C jawi aan firfircoonayn, inkastoo hawada, oksaydhku uu xaddidayo isticmaalkiisa ilaa 1600°C. Si kastaba ha ahaatee, tani wali waa 300-400°C ka sarreeya inta badan birlabyada heerkulka sare.
Waxa ka sii muhiimsan, waxay ilaalisaa xoog sare heerkulka sare. "Alaabada birta ah 'waxay jilcisaa' heerkulka sare, iyagoo muujinaya qulqul weyn," ayuu sharraxay injineer tijaabiya agabka. "Laakiin isku-dhafka silicon carbide waxay ilaalin karaan in ka badan 70% xooggooda heerkulka qolka 1200°C, taas oo aad u adag in agabka birta la gaaro." Hadda, hay'adaha cilmi-baarista qaarkood waxay isku dayayaan inay isticmaalaancarbide silikoon cagaaranisku-dhafan si loo soo saaro qaybo aan wareegayn sida van-yada hagaha afka iyo dahaarka qolka gubashada. Haddii codsiyadan si guul leh loo hirgeliyo, riixitaanka iyo hufnaanta matoorada ayaa la filayaa inay si dheeraad ah u horumaraan. IV. Maareynta Kulaylka: Ka dhigista Kulaylka "Adeecid"
Gawaarida hawada sare waxay la kulmaan jawi kuleyl aad u daran oo hawada sare ah: dhinaca qorraxda u jeeda wuxuu dhaafi karaa 100°C, halka dhinaca hadhsan uu hoos ugu dhici karo -100°C. Farqigan heerkulka ee weyn wuxuu caqabad weyn ku yahay agabka iyo qalabka. Carbohydrate-ka silikoonka cagaaran wuxuu leeyahay astaamo aad loo jecel yahay - gudbin kuleyl oo heer sare ah. Gudbinta kuleylka waa 1.5-3 jeer ka badan biraha caadiga ah iyo in ka badan 10 jeer ka badan agabka dhoobada caadiga ah. Tani waxay ka dhigan tahay inay si dhakhso ah kulaylka uga wareejin karto meelaha kulul una wareejin karto meelaha qabow, taasoo yaraynaysa kulaylka maxalliga ah. "Waxaan ka fiirsanaynaa isticmaalka isku-dhafka carbide-ka silikoonka cagaaran ee nidaamyada xakamaynta kulaylka ee dayax-gacmeedyada," ayuu yiri naqshadeeye hawada sare, "tusaale ahaan, sida daboolka tuubooyinka kulaylka ama sida substrate-ka gudbiyaha kulaylka, si heerkulka nidaamka oo dhan looga dhigo mid isku mid ah."
Intaa waxaa dheer, isku-darka ballaarinta kulaylka waa mid aad u yar, oo keliya qiyaastii 4×10⁻⁶/℃, kaas oo ah qiyaastii shan meelood meel ka mid ah dahaarka aluminiumka. Cabbirkiisu wuxuu ku dhawaad isbeddelayaa iyadoo isbeddelka heerkulka uu dhacayo, waana astaamo si gaar ah qiimo ugu leh nidaamyada indhaha hawada sare iyo nidaamyada anteenada oo u baahan isku-habeyn sax ah. "Bal qiyaas," naqshadeeyaha ayaa tusaale u soo qaatay, "anteeno weyn oo ka shaqeysa wareegga, oo leh farqi heerkul ah oo boqolaal darajo Celsius ah oo u dhexeeya dhinacyada qorraxda u jeeda iyo kuwa hadhka leh. Haddii agabka dhaqameed la isticmaalo, ballaarinta kulaylka iyo isku-soo-ururinta waxay sababi kartaa isbeddel qaab-dhismeed, taasoo saameyn ku yeelanaysa saxnaanta tilmaamidda. Haddii la isticmaalo agabka isku-dhafka ah ee silikoon-ka-carbide ee cagaaran ee ballaarinta hooseeya, dhibaatadan si weyn ayaa loo yareyn karaa."
V. Qarsoonnimada iyo Ilaalinta: Wax ka badan "u adkeysiga"
Gawaarida casriga ah ee hawada sare waxay si isa soo taraysa u qabaan baahiyo badan oo ku saabsan waxqabadka qarsoon. Sirta radar-ka waxaa inta badan lagu gaaraa naqshadaynta qaabka iyo walxaha nuuga radar-ka, carbide-ka silikoon ee cagaaran sidoo kale wuxuu leeyahay awood la xakamayn karo oo ku taal aaggan. "Carbide-ka silikoon ee saafiga ah waa semiconductor, sifooyinkiisa korontadana waxaa lagu hagaajin karaa iyada oo loo marayo doping," ayuu soo bandhigay khabiir ku takhasusay walxaha shaqeynaya. "Waxaan naqshadeyn karnaa agab isku-dhafan oo silikoon ah oo leh iska caabin gaar ah si ay u nuugaan mowjadaha radar-ka ee ku jira xadka soo noqnoqoshada qaarkood." Inkasta oo dhinacani uu wali ku jiro marxaladda cilmi-baarista, qaar ka mid ah shaybaarrada ayaa horey u soo saaray muunado walxo isku-dhafan oo ku salaysan silikoon carbide oo leh waxqabad wanaagsan oo nuugaya radar-ka ee X-band (8-12 GHz).
Marka la eego ilaalinta booska, faa'iidada adkaanta eecarbide silikoon cagaaranSidoo kale waa iska cad. Waxaa jira tiro badan oo micrometeoroids iyo haraaga hawada sare ah oo ku jira hawada sare. Inkasta oo cufnaanta mid walba ay aad u yar tahay, xawaarihiisu aad buu u sarreeyaa (ilaa tobanaan kiiloomitir ilbiriqsikiiba), taasoo keenta tamar aad u sarreysa. "Tijaabooyinkeennu waxay muujinayaan in walxaha isku-dhafka ah ee silicon-ka cagaaran ay leeyihiin 3-5 jeer iska caabbinta saameynta walxaha xawaaraha sare leh marka loo eego aluminium-ka isku dhumucda ah," ayuu yiri cilmi-baare ilaalinta hawada sare. "Haddii loo isticmaalo lakabyada ilaalinta ee saldhigyada hawada sare ama baaritaannada hawada sare ee qoto dheer mustaqbalka, waxay si weyn u horumarin kartaa badbaadada."
Taariikhda horumarinta hawada sare, macno ahaan, waa taariikhda horumarka maaddada. Laga bilaabo alwaaxa iyo shiraaca ilaa aluminiumka, ka dibna ilaa titaniumka iyo walxaha isku dhafan, hal-abuur kasta oo maaddi ah ayaa horseeday kor u kac ku yimid waxqabadka diyaaradaha. Malaha budada siliconka ee cagaaran iyo agabkeeda isku dhafan ayaa noqon doona mid ka mid ah awoodaha muhiimka ah ee wadista u ah tallaabada xigta. Saynisyahannada agabka ee si taxaddar leh u baaraya shaybaarrada oo ku dadaalaya heer sare warshadaha ayaa laga yaabaa inay si aamusnaan ah u beddelaan mustaqbalka cirka. Carbide-ka siliconka ee cagaaran, oo ah walaxdan u muuqata mid caadi ah, waxay noqon kartaa "budada sixirka" ee gacmahooda ku jirta, taasoo ka caawinaysa aadanaha inay u duulaan meel sare, meel fog, iyo ammaan ah.