Гранитните прецизни платформи, со нивната висока цврстина, низок коефициент на експанзија, одлични перформанси на амортизација и природни антимагнетни својства, имаат незаменлива применлива вредност во областите на висококвалитетно производство и научни истражувања каде што прецизноста и стабилноста се многу барани. Следните се нивните основни сценарија за примена и технички предности:
I. Област на ултрапрецизна опрема за обработка
Опрема за производство на полупроводници
Сценарија на примена: Маса за обработување на литографски машини, основа за машина за сечење вафли, платформа за позиционирање на опрема за пакување.
Техничка вредност:
Коефициентот на термичка експанзија на гранитот е само (0,5-1,0) ×10⁻⁶/℃, што може да издржи температурни флуктуации за време на наноскалното изложување на машината за литографија (грешка на поместување < 0,1nm во средина од ±0,1℃).
Внатрешната структура на микропори формира природно пригушување (сооднос на пригушување 0,05 до 0,1), потиснувајќи ги вибрациите (амплитуда < 2μm) за време на брзото сечење од страна на машината за сечење и осигурувајќи дека рапавоста на работ Ra при сечењето на плочката е помала од 1μm.
2. Прецизни машини за брусење и машини за мерење на координати (CMM)
Случај на апликација:
Основата на машината за мерење со три координати е изработена од интегрална гранитна структура, со рамномерност од ±0,5 μm/m. Во комбинација со водечката шина што лебди на воздух, се постигнува точност на движење на нано ниво (точност на повторено позиционирање ±0,1 μm).
Работната маса на оптичката машина за мелење користи композитна структура од гранит и сребрен челик. При мелење стакло K9, површинската брановидност е помала од λ/20 (λ=632,8nm), задоволувајќи ги барањата за ултра-мазна обработка на ласерските леќи.
Ii. Област на оптика и фотоника
Астрономски телескопи и ласерски системи
Типични апликации:
Потпорната платформа на рефлектирачката површина на големиот радиотелескоп има структура во облик на гранит, која е лесна по сопствена тежина (густина 2,7 g/cm³) и има силна отпорност на вибрации од ветер (деформација < 50 μm под ветер од 10 степени).
Оптичката платформа на ласерскиот интерферометар користи микропорозен гранит. Рефлекторот е фиксиран со вакуумска адсорпција, со грешка на рамност помала од 5nm, обезбедувајќи стабилност на ултрапрецизни оптички експерименти како што е детекцијата на гравитациски бранови.
2. Прецизна обработка на оптички компоненти
Технички предности:
Магнетната пропустливост и електричната спроводливост на гранитната платформа се блиску до нула, со што се избегнува влијанието на електромагнетните пречки врз прецизните процеси како што се полирање со јонски зрак (IBF) и магнетореолошко полирање (MRF). PV вредноста на точноста на обликот на површината на обработената асфична леќа може да достигне λ/100.
Iii. Воздухопловна и прецизна инспекција
Платформа за инспекција на воздухопловни компоненти
Сценарија на примена: Тридимензионална инспекција на лопатки на авиони, мерење на толеранции на облик и положба на структурни компоненти од легури на алуминиум во воздухопловството.
Клучни перформанси:
Површината на гранитната платформа е третирана со електролитичка корозија за да се формираат фини шари (со грубост од Ra 0,4-0,8μm), погодни за високопрецизни сонди за активирање, а грешката при откривање на профилот на сечилото е помала од 5μm.
Може да издржи оптоварување од над 200 кг авијациски компоненти, а промената на рамноста по долготрајна употреба е помала од 2μm/m, исполнувајќи ги барањата за прецизно одржување од Степен 10 во воздухопловната индустрија.
2. Калибрација на компонентите за инерцијална навигација
Технички барања: Статичката калибрација на инерцијални уреди како што се жироскопи и акцелерометри бара ултрастабилна референтна платформа.
Решение: Гранитната платформа е комбинирана со активен систем за изолација на вибрации (природна фреквенција < 1Hz), со што се постигнува високопрецизна калибрација на стабилноста на нулто поместување на инерцијалните компоненти < 0,01°/h во средина со забрзување на вибрациите < 1×10⁻⁴g.
IV. Нанотехнологија и биомедицина
Платформа за скенирачки микроскоп со сонда (SPM)
Основна функција: Како основа за атомска силова микроскопија (AFM) и скенирачка тунелска микроскопија (STM), треба да биде изолирана од вибрации на животната средина и термички дрифт.
Индикатори за перформанси:
Гранитната платформа, во комбинација со ногарки за пневматска изолација на вибрации, може да ја намали брзината на пренос на надворешни вибрации (1-100Hz) на помалку од 5%, постигнувајќи снимање на атомско ниво на AFM во атмосферската средина (резолуција < 0,1nm).
Чувствителноста на температурата е помала од 0,05 μm/℃, што ги исполнува барањата за наноскално набљудување на биолошки примероци во средина со константна температура (37℃±0,1℃).
2. Опрема за пакување на биочипови
Примена: Платформата за високопрецизно усогласување за чипови за секвенционирање на ДНК користи гранитни водилки што лебдат на воздух, со точност на позиционирање од ±0,5 μm, обезбедувајќи субмикронско поврзување помеѓу микрофлуидниот канал и електродата за детекција.
V. Сценарија за нови апликации
База на опрема за квантно пресметување
Технички предизвици: Манипулацијата со кубит бара екстремно ниски температури (ниво на mK) и ултрастабилна механичка средина.
Решение: Исклучително ниската термичка експанзија на гранитот (стапка на експанзија < 1ppm од -200℃ до собна температура) може да се совпадне со карактеристиките на контракција на суперспроводливите магнети на ултраниска температура, обезбедувајќи точност на усогласувањето за време на пакувањето на квантните чипови.
2. Систем за литографија со електронски сноп (EBL)
Клучни перформанси: Изолационото својство на гранитната платформа (отпорност > 10¹³Ω · m) спречува расејување на електронски сноп. Во комбинација со електростатскиот погон на вретеното, се постигнува високопрецизно пишување на литографски шаблони со наноширина на линијата (< 10nm).
Резиме
Примената на гранитните прецизни платформи се прошири од традиционалните прецизни машини до најсовремени области како што се нанотехнологијата, квантната физика и биомедицината. Нивната основна конкурентност лежи во длабокото поврзување на својствата на материјалите и инженерските барања. Во иднина, со интеграцијата на технологиите за композитно засилување (како што се графен-гранитни нанокомпозити) и интелигентните технологии за сензори, гранитните платформи ќе се пробијат во насоките на точност на атомско ниво, стабилност во целиот температурен опсег и мултифункционална интеграција, станувајќи основни компоненти што ја поддржуваат следната генерација на ултрапрецизно производство.
Време на објавување: 28 мај 2025 година