Huaqiao universiteti jamoasi bitta-kristal olmosda ishqalanishning yangi shikastlanish mexanizmini ochdi

Huaqiao universiteti jamoasi 4-avlod yarimo'tkazgichni qayta ishlashda ilg'or-kristal olmosning yangi ishqalanish zarar mexanizmini ochdi{2}}

 

Yagona{0}}kristalli olmos (SCD) oʻzining ajoyib elektron harakatchanligi, ultra{1}}yuqori issiqlik oʻtkazuvchanligi, ultra-keng tarmoqli oraligʻi va haddan tashqari qattiqligi tufayli toʻrtinchi avlod yarimoʻtkazgichlar uchun asosiy material sifatida keng tan olingan. U yuqori{4}}kuchli qurilmalar, yuqori{5}}chastotali datchiklar, issiqlik boshqaruvi va ilg'or optikalarda katta qo'llash salohiyatiga ega. Biroq, sanoatda joylashtirishdan oldin, SCD odatda kerakli geometriyalarga, o'lchov aniqligiga va sirt yaxlitligiga erishish uchun sirtni aniq qayta ishlashni talab qiladi. Qayta ishlash jarayonida deformatsiya, sinish va fazali o'zgarishlar uzoq vaqt davomida hosildorlik va ishlov berishning aniqligini cheklovchi muhim to'siq bo'lib kelgan.

 

Yaqinda Huaqyao universiteti professorlari Xu Xipeng va Xuan Xui boshchiligidagi tadqiqot guruhi ishqalanish natijasida yuzaga keladigan{0}bir kristalli olmosning shikastlanishi bo'yicha tizimli tadqiqot o'tkazdi. Ularning topilmalari sarlavhaliYagona kristalli olmosdagi mikro yoriqlar kabi-ishqalanishning-induktsiyali yo'nalishli daraxt-hosil bo'lish mexanizmi, nufuzli xalqaro jurnalda chop etilganMexanika fanlari xalqaro jurnali. Tadqiqot birinchi marta ishqalanishdan kelib chiqadigan yoʻnalishli daraxt-kabi mikroyoriqlar-hosil boʻlish mexanizmini ochib berdi, bu yagona kristalli olmosni samarali, kam-zarar bilan qayta ishlash uchun yangi nazariy asosni taqdim etadi.

---

 

01 Birinchi kuzatish: Yoʻnalish daraxti-Ishqalanish natijasida yuzaga keladigan mikro yoriqlar kabi

Yagona kristalli olmos va kvarts shishasi oʻrtasida ishqalanishli siljish tajribalarida tadqiqot guruhi aniq yoʻnalish xususiyatlariga ega-mikro yoriq morfologiyasiga oʻxshash oʻziga xos daraxtni kuzatdi. Bu morfologiya anʼanaviy ishqalanish sirpanish sharoitlarida kamdan-kam qayd etilgan va mexanik ishlov berishda koʻp uchraydigan toʻr-yoriqlar va lazer bilan ishlov berish natijasida hosil boʻladigan davriy teksturalardan farq qiladi.

Mikro yoriqlar paydo bo'lishi eskirish izlari yaqinida to'plangan va ma'lum kristallografik yo'nalishlar bo'ylab tarqaladi. Ishqalanish vaqti ortishi bilan olmos yuzasi aniq morfologik evolyutsiya ketma-ketligiga amal qiladi:

• ▸ Dastlabki bosqich: chandiq shakllarini taqinglar va asta-sekin chuqurlashadi
• ▸ O'rta bosqich: Kiyinish chandig'i atrofida nozik yoriqlar paydo bo'ladi
• ▸ Kechki bosqich: Yoriqlar tarqalishda davom etib, mikroyoriqlar kabi keng daraxt-hosil qiladi

Eksperimental ma'lumotlar shuni ko'rsatadiki, sirt pürüzlülüğü Sa 60, 90 va 120 daqiqalik ishqalanishdan so'ng dastlabki 0,9 nm dan 36,7 nm, 112,4 nm va 141,1 nm gacha ko'tariladi va vaqt o'tishi bilan zarar sezilarli darajada oshadi.

---

 

02 Interfaal razryad: Zarar mexanizmi uchun asosiy ma'lumot

Daraxtga o‘xshash mikro yoriqlar{0}} kelib chiqishini aniqlash uchun jamoa ishqalanish interfeysida luminesansni kuzatdi va optik emissiya spektroskopiyasi yordamida tahlil qildi.

Ishqalanish vaqtida interfeys vaqti-vaqti bilan kuchli chaqnashlar bilan birga doimiy luminesansni namoyish etdi. Spektrda havodagi gaz chiqishi bilan bog'liq xarakterli cho'qqilar aniqlandi, bu ishqalanish interfeysidagi mikro-bo'shliqlarda gazning ionlanishi va ajralishi sodir bo'lishi mumkinligini ko'rsatadi.

⚠️ Kalit topish

Optik emissiya spektroskopiyasi interfeysdagi gaz fazasining optik emissiyasini aks ettiradi va olmos ichidagi dielektrik parchalanishini bevosita isbotlay olmaydi. Shunga qaramay, gazni chiqarish hodisasi "interfasial zaryadsizlanish - mahalliy elektrotermik shikastlanish" to'liq dalillar zanjirida muhim bo'g'in bo'lib, zarar mexanizmini aniqlash uchun asosiy maslahat beradi.

Qo'shimcha elektrostatik chekli elementlar simulyatsiyasi ishqalanish natijasida hosil bo'lgan aşınma izlari va mikro{0}}bo'shliqlar mahalliy elektr maydonining sezilarli darajada oshishiga olib kelishini ko'rsatadi. Maqolada taqdim etilgan vakillik modelida gofrirovka qilingan interfeysdagi maksimal normallashtirilgan elektr maydoni tekis interfeysning 2,24 barobariga etadi. Kattaroq sirt pürüzlülüğü mahalliy maksimal elektr maydonini yanada kuchaytiradi va zaryadsizlanishning paydo bo'lish ehtimolini oshiradi.

---

 

03 Zarar mexanizmi: Elektr maydonini kuchaytirish va kristallografik anizotropiyani ulash

 

Eksperimental xarakteristikalar, elektr maydon simulyatsiyasi va molekulyar dinamika hisoblarini birlashtirgan holda, jamoa ishqalanish natijasida kelib chiqadigan daraxt-yagona kristalli olmosdagi mikroyoriqlar kabi-hosil qilish mexanizmini taklif qildi:

Uzluksiz ishqalanish paytida triboelektrifikatsiya tufayli interfeysda zaryad to'planadi. Aşınma chandig'i yaqinidagi geometriya mahalliy elektr maydonini yanada kuchaytiradi, bu esa chandiq hududida afzalroq interfasial oqim paydo bo'lishiga olib keladi. Zaryadning qayta-qayta to'planishi va zaryadsizlanishi aşınma chandig'i bo'ylab bir qator tushirish nuqtalarini hosil qiladi va mikro yoriqlar boshlanishi uchun imtiyozli joylarni ta'minlaydi.

 

Shu bilan birga, Raman spektroskopiyasi va TEM/EELS xarakteristikasi amorf uglerod, grafitlangan uglerod, panjara buzilishi, mo'rt sinish xususiyatlari va mikro yoriqlar atrofida qoldiq bosim kuchlanishining mavjudligini aniqlaydi, bu yoriq hududida sezilarli mahalliy struktura o'zgarishini tasdiqlaydi.

 

Molekulyar dinamikani simulyatsiya qilish yoriqlarning yo'nalishini yanada tushuntiradi. Vaqtinchalik termal yuk ostida olmos (001) yuzasi anizotropik amorfizatsiyaga uchraydi: bo'ylab strukturaning buzilishi.<100>yo'nalishi bo'ylab ko'ra aniqroq<110>yo'nalishi va bo'ylab amorf qatlam hosil bo'ladi<100>qalinroq. Ushbu kristallografik anizotropiya to'g'ridan-to'g'ri yoriqlarning ma'lum yo'nalishlar bo'ylab tarqalishiga yordam beradi va natijada daraxtga o'xshash morfologiyani hosil qiladi.

 

---

 

04 SCD nozik ishlov berish uchun sanoat oqibatlari

Ushbu tadqiqotning asosiy qiymati faqat mexanik va termal ta'sirlarni hisobga oladigan an'anaviy qayta ishlash nazariyasi asoslarini buzishdan iborat. Birinchi marta triboelektrifikatsiya va fazalararo elektr effektlari monokristalli olmosdagi zararni qayta ishlash tahliliga kiritildi.

 

Topilmalar shuni ko'rsatadiki, SCDni yuqori{0}}tezlikda ishqalanish bilan qayta ishlashda an'anaviy mexanik yuklash va termal ta'sirlarga qo'shimcha ravishda triboelektrifikatsiya va unga bog'liq elektr ta'sirining sirt shikastlanishiga ta'siri to'liq hisobga olinishi kerak. Ushbu xulosa tel arra kesish, silliqlash va parlatish kabi olmosni qayta ishlashning asosiy texnologiyalari parametrlarini optimallashtirish va jihozlarni loyihalashda muhim boshqaruvchi ahamiyatga ega.

Maqolada, shuningdek, haqiqiy ishqalanish paytidagi elektr maydon kuchini va vaqtinchalik mahalliy haroratni miqdoriy jihatdan tavsiflab bo'lmasligi va sirpanish tezligi, yuk, atrof-muhit namligi va erga ulash sharoitlari kabi omillarning shikastlanishga ta'siri chuqurroq-tadqiq qilishni talab qiladi.

---

 

★ Xulosa

Huaqiao universiteti jamoasi tizimli ravishda ishqalanish natijasida hosil boʻladigan daraxt-yakka kristalli olmosdagi mikro yoriqlar-ning hosil boʻlish mexanizmini muntazam ravishda yoritib berdi va “mahalliy elektr maydonni kuchaytirish – fazalararo razryad – mahalliy elektrotermik shikastlanish – kristallografik anizotrop tarqalish”ning toʻliq taʼsir zanjirini ochib berdi.

 

Toʻrtinchi avlod yarimoʻtkazgich materiali sifatida, bir kristalli olmosni sanoatlashtirish- aniq ishlov berish texnologiyasidagi yutuqlarga juda bogʻliq. Ushbu tadqiqot nafaqat olmos tribologiyasi va zararni qayta ishlashning nazariy tizimini boyitibgina qolmay, balki kam shikastli ishlov berish texnikasi va ixtisoslashtirilgan uskunalarni ishlab chiqish uchun muhim nazariy yordam beradi.

---

 

Rad etish

Ushbu maqola ilmiy tadqiqot natijalarining talqini bo'lib, faqat sanoat ma'lumotnomasi va aloqa uchun ommaviy nashr etilgan maqolalardan tuzilgan. Bu hech qanday texnik, investitsiya yoki operatsion qarorlar-qabul qilish uchun asos bo'lmaydi. Bu erda keltirilgan tadqiqot xulosalari faqat asl maqola mualliflarining fikrlarini aks ettiradi. Biz ma'lumotlarning to'g'riligi yoki to'liqligi bo'yicha hech qanday aniq yoki nazarda tutilgan kafolatlar bermaymiz. Qayta chop etishda manbani ko'rsating.