No campo do controle de movimento de ultraprecisão, o desempenho do módulo de movimento de ultraprecisão com flutuação de ar depende muito das características de sua base. A base de precisão em granito e a base de cerâmica são duas opções de alto perfil, cada uma com vantagens únicas, com diferenças óbvias em estabilidade, manutenção da precisão, durabilidade e outras dimensões importantes.
Estabilidade: compactação natural versus precisão artificial
Granito formado após um longo período geológico, a estrutura interna é densa e uniforme, e os minerais como quartzo e feldspato estão intimamente interligados. Diante de interferências externas, como a vibração causada pela operação de grandes equipamentos na oficina, a base de granito pode efetivamente bloquear e atenuar com sua complexa estrutura cristalina, o que pode reduzir a amplitude de vibração do módulo de movimento de ultraprecisão transmitido ao flutuador de ar em mais de 80%, fornecendo uma base operacional estável para o módulo, garantindo que ele se mova suavemente no processo de processamento ou detecção de alta precisão.
A base cerâmica é fabricada por meio de um processo sintético avançado e sua uniformidade estrutural interna também é excelente. A microestrutura de alguns materiais cerâmicos de alto desempenho é quase perfeita, o que pode gerar um efeito de amortecimento eficiente da vibração. Em alguns equipamentos de inspeção óptica extremamente sensíveis à vibração, a base cerâmica pode suprimir a interferência da vibração em uma faixa muito pequena para garantir o movimento de alta precisão do módulo de movimento ultrapreciso do flutuador de ar, mas em resposta a vibrações em larga escala e de alta intensidade, sua estabilidade geral é ligeiramente inferior à da base de granito.
Retenção de precisão: a vantagem natural da baixa expansão e a maravilha artificial da estabilidade em altas temperaturas
O granito é conhecido por seu baixíssimo coeficiente de expansão térmica, geralmente de 5 a 7 ×10⁻⁶/°C. Em ambientes com flutuações de temperatura, o tamanho da base de precisão do granito muda muito pouco. Por exemplo, no campo da astronomia, o módulo de movimento de ultraprecisão para o ajuste fino da lente do telescópio é combinado com a base de granito. Mesmo em ambientes com diferenças significativas de temperatura entre o dia e a noite, ele pode garantir que a precisão de posicionamento da lente seja mantida em níveis submicrométricos, ajudando os astrônomos a capturar as mudanças sutis de corpos celestes distantes.
Os materiais cerâmicos também apresentam bom desempenho em estabilidade em altas temperaturas e características de baixa expansão, e o coeficiente de expansão térmica de algumas cerâmicas especiais pode chegar a ser próximo de zero. Sob condições de alta temperatura ou mudanças rápidas de temperatura, a base cerâmica pode manter um tamanho estável para garantir que a precisão do movimento do módulo de movimento ultrapreciso do flutuador de ar não seja afetada. No processo litográfico de fabricação de chips semicondutores, o equipamento litográfico precisa continuar operando em um ambiente de alta precisão, e a base cerâmica pode manter a precisão de posicionamento do módulo no ambiente de alta temperatura gerado pelo equipamento, atendendo aos rigorosos requisitos de fabricação de chips para precisão em nanoescala.
Durabilidade: Alta dureza de minérios naturais e materiais sintéticos resistentes à corrosão
A dureza do granito é alta, com dureza de Mohs de 6 a 7, com boa resistência ao desgaste. No laboratório de ciência dos materiais, o módulo de movimento ultrapreciso com flutuador de ar, frequentemente utilizado, possui base de granito que resiste eficazmente ao atrito de longo prazo do deslizador do flutuador de ar. Em comparação com a base de material comum, o ciclo de manutenção do módulo pode ser estendido em mais de 50%, reduzindo significativamente o custo de manutenção do equipamento e garantindo a continuidade do trabalho de pesquisa científica.
Os materiais cerâmicos não só apresentam alta dureza, como também excelente resistência à corrosão. Em alguns ambientes industriais com risco de corrosão química, como o módulo de movimento de ultraprecisão do flutuador de ar em equipamentos de teste de produtos químicos, a base cerâmica pode resistir à erosão de gases ou líquidos corrosivos, mantendo a integridade da superfície e as propriedades mecânicas por um longo tempo, e sua durabilidade é superior à da base de granito em ambientes adversos específicos.
Custo de fabricação e dificuldade de processamento: os desafios da mineração e do processamento da pedra natural e o limiar técnico da síntese artificial
O processo de mineração e transporte de matérias-primas de granito é complexo, e o processamento exige equipamentos e tecnologia de ponta. Devido à sua alta dureza e fragilidade, é fácil ocorrer problemas como colapso de bordas e rachaduras durante o corte, retificação, polimento e outros processos, além de apresentar alta taxa de refugo, resultando em altos custos de fabricação.
A fabricação de bases cerâmicas depende de tecnologias avançadas de síntese e usinagem de precisão, desde a preparação da matéria-prima, moldagem e sinterização, cada etapa exige um controle preciso. O investimento inicial no desenvolvimento e na produção de bases cerâmicas de alto desempenho é enorme e o limiar técnico é alto, mas, uma vez que a produção em larga escala seja alcançada, espera-se que o custo seja efetivamente controlado e que haja potencial de custo-benefício em aplicações de ponta.
No geral, as bases de precisão em granito apresentam bom desempenho em estabilidade geral e durabilidade convencional, enquanto as bases de cerâmica apresentam vantagens únicas em termos de adaptabilidade a ambientes com temperaturas extremas e durabilidade em termos de resistência à corrosão. A escolha da base deve ser baseada no cenário específico de aplicação, nas condições ambientais e no orçamento do módulo de movimento de ultraprecisão com flutuação a ar.
Horário da publicação: 08/04/2025