ალუმინის ზედაპირის დამუშავების ტექნოლოგია: ლითონის "ჯადოსნური ქურთუკი"

სმარტფონის ჭურჭლის, თვითმფრინავის ტყავის და სამშენებლო ფარდის კედლების წარმოების სემინარში, სარკე გლუვიალუმინის ფირფიტაშეიძლება გარდაიქმნას „ჭკვიან კანად“, რომელიც თითის ანაბეჭდის, ნაკაწრების და იდუმალი დამუშავების შემდეგ ფერის შეცვლასაც კი განიცდის. სწორედ ეს არის ალუმინის ზედაპირის დამუშავების ტექნოლოგიის მაგია - ფიზიკური, ქიმიური ან ბიოლოგიური საშუალებებით, ალუმინის ზედაპირზე იქმნება სხვადასხვა ფუნქციური „მოლეკულური ჯავშანი“, რაც ჩვეულებრივ ლითონებს საშუალებას აძლევს, გამოსხივონ არაჩვეულებრივი სიცოცხლისუნარიანობა.

რატომ არის საჭირო ზედაპირული დამუშავება?

მიუხედავად იმისა, რომ ალუმინი ცნობილია როგორც "ლითონი, რომელიც არასდროს ჟანგავს", მის ბუნებრივ მახასიათებლებს სამი ძირითადი ნაკლოვანება აქვს:

კოროზიისადმი მიდრეკილება: ნოტიო გარემოში ალუმინი რეაგირებს ჟანგბადთან და წარმოქმნის ალუმინის ოქსიდის დამცავ ფენას, თუმცა მჟავე ან ტუტე გარემომ შეიძლება დააზიანოს ეს ბუნებრივი ბარიერი.

ცუდი აცვიათ წინააღმდეგობა: სუფთა ალუმინს აქვს სიმტკიცე მხოლოდ HV15-20 (ფოლადს აქვს HV40-60), ხოლო ნაკაწრები მიდრეკილია ყოველდღიური ხახუნის დროს.

ესთეტიკური შეზღუდვები: არანამკურნალევი ალუმინის ზედაპირი მოსაწყენი და მოკლებულია, რაც ართულებს მაღალი დონის დიზაინის მოთხოვნების დაკმაყოფილებას.

ზედაპირული დამუშავების ტექნოლოგია მიზნად ისახავს ამ პრობლემების მოგვარებას ალუმინის ზედაპირზე 0.1-500 μm სისქის ფუნქციური საფარის წარმოქმნით, რაც მას ანიჭებს ისეთ მახასიათებლებს, როგორიცაა კოროზიისადმი მდგრადობა, ცვეთამედეგობა და დეკორატიულობა. ყოველწლიურად მსოფლიოში 200 მილიონ ტონაზე მეტი ალუმინი გადის ზედაპირულ დამუშავებას, რაც ქმნის 300 მილიარდ აშშ დოლარზე მეტ წარმოების ღირებულებას.

მეინსტრიმული ზედაპირული დამუშავების ტექნოლოგიების სრული ანალიზი

ანოდირება: ელექტროლიზის მაგია ქმნის „ჯავშანს“

პრინციპი: ჩაიძირეთ ალუმინის მასალა გოგირდმჟავას ელექტროლიტში და ელექტრიფიცირების შემდეგ შექმენით 10-200 μm ალუმინის კერამიკული ფენა ზედაპირზე.

ტექნიკური მახასიათებლები

მიკრომასშტაბიანი თაფლისებრი სტრუქტურის ფორმირება HV300-მდე სიმტკიცით (გაზრდილი 15-ჯერ)
შესაძლებელია 200-ზე მეტ ფერში შეღებვა (მაგალითად, iPhone-ისთვის გრადიენტული ლურჯი).

მარილის სპრეის კოროზიის წინააღმდეგობა 2000 საათამდე (ჩვეულებრივი ალუმინის ფირფიტა მხოლოდ 500 საათამდე).

განაცხადის საქმე

აერონავტიკა: Boeing 787-ის ფიუზელაჟის კანის ანოდირებული დამუშავება სამჯერ აუმჯობესებს ულტრაიისფერი გამოსხივებისადმი მდგრადობას დაბერების მიმართ.

სამშენებლო ფარდის კედელი: ალუკობონდის კომპოზიციური პანელი ანოდირებული ფილმის სისქე 50 μm, რომლის სიცოცხლის ხანგრძლივობა 50 წელზე მეტია.

ელექტროპლაცია: ლითონის საიზოლაციო მასალების ჯვრის საზღვრის ინტეგრაცია

პრინციპი: ელექტროქიმიური დეპონირების გზით, ნიკელი, ქრომი, კალის და სხვა ლითონის ფენები დაფარულია ალუმინის ზედაპირზე.

ინოვაციური გარღვევა:

ნანოელექტროპლეტირება: იაპონია ვითარდება ულტრა თხელი საიზოლაციო მასალები, რომელთა სისქე მხოლოდ 1 μ მ არის, რათა შეინარჩუნოს მსუბუქი სუბსტრატი.

კომპოზიციური ელექტროპლაცია: ალმასის ნაწილაკების დამატება plating ხსნარში, რათა გაზარდოს სიმტკიცე HV1000.

გარემოს ჩანაცვლება: ციანიდის თავისუფალი ელექტროპლატაციის პროცესი ამცირებს მეტალის მძიმე ემისიას 90%-ით.

გამოყენების სცენარები
საავტომობილო კომპონენტები: Tesla-ს აკუმულატორის უჯრა, დაფარული ნიკელის ფენით, რომელსაც შეუძლია გაუძლოს 800 ℃-მდე მაღალ ტემპერატურას.

ელექტრონული პროდუქტები: MacBook ჭურვი მოოქროვილი სპილენძის ფენით, თერმული კონდუქტომეტრული გაუმჯობესდა 40%-ით.

მიკრო რკალის დაჟანგვა (MAO): "ატომური ღუმელი" კერამიკული საიზოლაციო მასალებისთვის

ტექნიკური პრინციპი: მაღალი ძაბვის ელექტრული ველის პირობებში, პლაზმური გამონადენი წარმოიქმნება ალუმინის ზედაპირზე, ქმნის 10-200 μm კერამიკული ფენის.

შესრულების უპირატესობები:

აცვიათ წინააღმდეგობა: აცვიათ სიჩქარე ისეთივე დაბალია, როგორც 5 × 10 ⁻⁷ მმ ³/n · m (ანოდიზაციის 1/5).

საიზოლაციო შესრულება: ავარიის ძაბვა 2000 ვ/მმ -მდე (ფოლადის 10 -ჯერ).

ბიოშეღწევადობა: მედიკამენტურად დამოწმებული ხელოვნური ერთობლივი იმპლანტაციაში გამოსაყენებლად.

სასაზღვრო აპლიკაციები:

სამედიცინო აღჭურვილობა: გერმანია B ბრაუნის ქირურგიული ინსტრუმენტები დაფარულია MAO- ით ზედაპირზე, ანტიბაქტერიული მაჩვენებელი 99.9%.

კოსმოსური ხომალდის იზოლაცია: NASA- მა შეიმუშავა al ₂ o ∝ - Tio ₂ კომპოზიციური კერამიკული ფენა, ტემპერატურა მდგრადია 2000 ℃.

ქიმიური კონვერტაციის ფილმი: "უხილავი ფარი" მწვანე წარმოებისთვის

ტექნიკური მახასიათებლები: არ არის საჭირო ელექტროენერგია, წარმოქმნას დამცავი ფილმი ოთახის ტემპერატურის ხსნარში.

ტიპიური პროცესი:

ქრომატის კონვერტაცია: შესანიშნავი კოროზიის წინააღმდეგობა, მაგრამ ექვსკუთხედის ქრომია კანცეროგენული (აკრძალულია ევროკავშირის მიერ).

ფოსფატის ქრომატის კონვერტაცია: ქრომის უფასო და ეკოლოგიურად ალტერნატიული გადაწყვეტა, რომელიც სრულად არის გამოყენებული ფორდის წარმოების ხაზში.

სილანის მკურნალობა: ლითონის მარილების შეცვლა ორგანოსილანის მოლეკულებით ამცირებს ჩამდინარე წყლების დამუშავების ხარჯებს 70%-ით.

ახალი, რევოლუციური ტექნოლოგიური რევოლუცია

ნანოს საფარი: მოლეკულური დონის სიზუსტის დაცვა

ჰარვარდის უნივერსიტეტის მიერ შემუშავებული "ბიომიმეტრული ლოტუსის ფოთლის ეფექტი" აქვს 160 გრადუსიანი კონტაქტის კუთხე და წყლის წვეთები ავტომატურად იშლებაბასფის ნანოკერამული საფარი გერმანიიდან, 200 ნმ სისქით, შეუძლია წინააღმდეგობა გაუწიოს ქვიშასა და ხრეშის გავლენას.

თვითმმართველობის სამკურნალო საფარი: მასალების "თვით რეგენერაცია"

იაპონიაში Kansai- ს საიზოლაციო მასალებმა შეიმუშავა მიკროკაფსულის თვითმკურნალობის სისტემა, რომელიც ავრცელებს სარემონტო აგენტებს ნაკაწრების ადგილებში, რაც საშუალებას იძლევა 24-საათიანი აღდგენა.
ჩინეთის მეცნიერებათა აკადემიის ჰეფეის მასალათმცოდნეობისა და ტექნოლოგიების ინსტიტუტმა შეიმუშავა თერმულად მგრძნობიარე საფარი, რომელიც ავტომატურად აღდგება სითბოს ზემოქმედებისას.

ინტელექტუალური ფერის შეცვლის საფარი: ზედაპირი, რომელსაც შეუძლია 'იფიქროს'

Gentex Electrochromic Glass ისრაელიდან, მსუბუქი გადაცემით მორგებული ძაბვით (1% -80%)
Merck Electronic მელნის ტექნოლოგია გერმანიიდან აღწევს ალუმინის ფირფიტებზე ზედაპირული ნიმუშების დინამიურ გადართვას.

ინდუსტრიული გამოყენების პანორამა

სამომხმარებლო ელექტრონიკა: ზუსტი ხელოსნობის ვიტრინა

Huawei Mate სერიის ჩარჩო იღებს მიკრო რკალის დაჟანგვას+PVD საფარით, რომლის სისქე მხოლოდ 0.6 მმ.Samsung Galaxy S24 ულტრა ჩარჩო იყენებს ალმასის მსგავსი ნახშირბადის ფილმს (DLC) HV900 სიმტკიცე.

ახალი ენერგეტიკული მანქანები: მსუბუქი წონის დაბალანსება და უსაფრთხოება

BYD Blade Battery Tray იღებს ანოდიზაციას+ეპოქსიდური ფისოვანი საფარი, ალი ჩამორჩენილი კლასი UL94 V-0
BMW IX შასის ჯავშანი დაფარულია კერამიზებული სილანით, რაც წონას ამცირებს 30% -ით და ზემოქმედების გამძლეა.

არქიტექტურული ფარდის კედელი: ურბანული ესთეტიკის ტექნოლოგიური გამოხატულება

დუბაიში ბურჯ ხალიფას ექსტერიერის კედლები დაფარულია ფლუოროკარბონით, ამინდის წინააღმდეგობით 50 წლამდე.
შანხაის ცენტრალური შენობის კოშკის გვირგვინი წვიმის შედეგად ჩამობანის შემდეგ მტვრის მოსაშორებლად ფოტოკატალიზის თვითწმენდის საფარს იყენებს.

 
მომავალი ტენდენციები და გამოწვევები

მწვანე წარმოების ტრანსფორმაცია

Biobased კონვერტაციის აგენტი: მცენარეთა ექსტრაქტების გამოყენება ტრადიციული ქიმიკატების შესაცვლელად
დაბალი ტემპერატურის პლაზმური მკურნალობა: ენერგიის მოხმარება შემცირდა 50%-ით, ჩამდინარე წყლების გამონადენი.

მრავალფუნქციური ინტეგრაცია

სუპერჰიდროფობიური, ანტიბაქტერიული და გამტარი სამის კვლევა და განვითარება ერთ საფარში
ელასტიური ელექტრონული საფარი: ინარჩუნებს გამტარობას 300%-იანი გაჭიმვის მაჩვენებლის დროსაც კი.

ინტელექტუალური განვითარება

სენსორის ინტეგრირებული საფარი: რეალურ დროში მონიტორინგი მატერიალური ჯანმრთელობის მდგომარეობის შესახებ.

მსუბუქი საპასუხო ფერის შეცვლა საფარი: ავტომატურად არეგულირებს ფერის სიღრმე UV ინტენსივობის მიხედვით.