Granitne precizne ploščadi imajo z visoko togostjo, nizkim koeficientom raztezanja, odličnimi lastnostmi dušenja in naravnimi antimagnetnimi lastnostmi nenadomestljivo uporabno vrednost v vrhunski proizvodnji in na področju znanstvenih raziskav, kjer sta natančnost in stabilnost zelo potrebni. Sledijo njihovi glavni scenariji uporabe in tehnične prednosti:
I. Področje ultra precizne procesne opreme
Oprema za proizvodnjo polprevodnikov
Scenariji uporabe: miza obdelovancev litografskega stroja, podstavek stroja za rezanje rezin, platforma za pozicioniranje pakirne opreme.
Tehnična vrednost:
Koeficient toplotnega raztezanja granita je le (0,5-1,0) × 10⁻⁶/℃, kar omogoča odpornost na temperaturna nihanja med nanometrsko izpostavljenostjo litografskega stroja (napaka premika < 0,1 nm v okolju ±0,1 ℃).
Notranja mikroporna struktura ustvarja naravno dušenje (razmerje dušenja od 0,05 do 0,1), ki zavira vibracije (amplituda < 2 μm) med visokohitrostnim rezanjem s strojem za kocke in zagotavlja, da je hrapavost roba Ra pri rezanju rezin manjša od 1 μm.
2. Precizni brusilni stroji in koordinatni merilni stroji (KMS)
Primer uporabe:
Osnova trikoordinatnega merilnega stroja ima integrirano granitno strukturo z ravnostjo ±0,5 μm/m. V kombinaciji z zračno lebdečo vodilno tirnico dosega natančnost gibanja na nano ravni (natančnost ponovnega pozicioniranja ±0,1 μm).
Delovna miza optičnega brusilnega stroja ima kompozitno strukturo iz granita in srebrnega jekla. Pri brušenju stekla K9 je valovitost površine manjša od λ/20 (λ=632,8 nm), kar izpolnjuje zahteve za izjemno gladko obdelavo laserskih leč.
II. Področje optike in fotonike
Astronomski teleskopi in laserski sistemi
Tipične uporabe:
Nosilna ploščad odbojne površine velikega radijskega teleskopa ima granitno satovjasto strukturo, ki je lahka (gostota 2,7 g/cm³) in ima močno odpornost proti vetrovnim vibracijam (deformacija < 50 μm pri vetru 10 stopinj).
Optična platforma laserskega interferometra uporablja mikroporozni granit. Reflektor je pritrjen z vakuumsko adsorpcijo, z napako ravnosti manj kot 5 nm, kar zagotavlja stabilnost ultra natančnih optičnih poskusov, kot je zaznavanje gravitacijskih valov.
2. Natančna obdelava optičnih komponent
Tehnične prednosti:
Magnetna prepustnost in električna prevodnost granitne ploščadi sta blizu nič, kar preprečuje vpliv elektromagnetnih motenj na precizne procese, kot sta poliranje z ionskim žarkom (IBF) in magnetoreološko poliranje (MRF). Vrednost PV natančnosti oblike površine obdelane asfiksne leče lahko doseže λ/100.
Iii. Letalska in natančna inšpekcija
Platforma za pregled letalskih komponent
Scenariji uporabe: Tridimenzionalni pregled lopatic letal, merjenje toleranc oblike in položaja konstrukcijskih komponent iz letalskih aluminijevih zlitin.
Ključna uspešnost:
Površina granitne ploščadi je obdelana z elektrolitsko korozijo, da se tvorijo fini vzorci (z hrapavostjo Ra 0,4-0,8 μm), primerni za visoko natančne sprožilne sonde, napaka zaznavanja profila rezila pa je manjša od 5 μm.
Lahko prenese obremenitev več kot 200 kg letalskih komponent, sprememba ravnosti po dolgotrajni uporabi pa je manjša od 2 μm/m, kar izpolnjuje zahteve glede natančnega vzdrževanja stopnje 10 v letalski in vesoljski industriji.
2. Kalibracija inercialnih navigacijskih komponent
Tehnične zahteve: Statična kalibracija inercialnih naprav, kot so žiroskopi in merilniki pospeška, zahteva ultra stabilno referenčno platformo.
Rešitev: Granitna ploščad je kombinirana z aktivnim sistemom za izolacijo vibracij (naravna frekvenca < 1 Hz), s čimer se doseže visoko natančna kalibracija stabilnosti ničelnega odmika inercialnih komponent < 0,01°/h v okolju z vibracijskim pospeškom < 1×10⁻⁴g.
Iv. Nanotehnologija in biomedicina
Platforma vrstičnega sondnega mikroskopa (SPM)
Osnovna funkcija: Kot osnova za mikroskopijo atomskih sil (AFM) in vrstično tunelsko mikroskopijo (STM) jo je treba izolirati od okoljskih vibracij in toplotnega drifta.
Kazalniki uspešnosti:
Granitna platforma v kombinaciji s pnevmatskimi nogami za izolacijo vibracij lahko zmanjša hitrost prenosa zunanjih vibracij (1–100 Hz) na manj kot 5 %, s čimer doseže slikanje AFM na atomski ravni v atmosferskem okolju (ločljivost < 0,1 nm).
Temperaturna občutljivost je manjša od 0,05 μm/℃, kar izpolnjuje zahteve za nanometrsko opazovanje bioloških vzorcev v okolju s konstantno temperaturo (37 ℃ ± 0,1 ℃).
2. Oprema za pakiranje biočipov
Primer uporabe: Visoko natančna poravnalna platforma za čipe za sekvenciranje DNK uporablja granitne zračno plavajoče vodilne tirnice z natančnostjo pozicioniranja ±0,5 μm, kar zagotavlja submikronsko vez med mikrofluidnim kanalom in detekcijsko elektrodo.
V. Nastajajoči scenariji uporabe
Osnova opreme za kvantno računalništvo
Tehnični izzivi: Manipulacija s kubiti zahteva izjemno nizke temperature (raven mK) in ultra stabilno mehansko okolje.
Rešitev: Izjemno nizka toplotna razteznost granita (stopnja raztezanja < 1 ppm od -200 ℃ do sobne temperature) se lahko ujema s krčnimi lastnostmi superprevodnih magnetov pri ultra nizkih temperaturah, kar zagotavlja natančnost poravnave med pakiranjem kvantnih čipov.
2. Sistem elektronske žarkovne litografije (EBL)
Ključna zmogljivost: Izolacijska lastnost granitne plošče (upornost > 10¹³Ω · m) preprečuje sipanje elektronskega žarka. V kombinaciji z elektrostatičnim pogonom vretena dosega visoko natančno pisanje litografskih vzorcev z nanoskalno širino črte (< 10 nm).
Povzetek
Uporaba granitnih preciznih platform se je razširila od tradicionalnih preciznih strojev do najsodobnejših področij, kot so nanotehnologija, kvantna fizika in biomedicina. Njihova osrednja konkurenčnost leži v tesni povezavi lastnosti materialov in inženirskih zahtev. V prihodnosti bodo z integracijo tehnologij kompozitnih ojačitev (kot so nanokompoziti grafen-granit) in inteligentnih tehnologij zaznavanja granitne platforme prebile pot v smeri natančnosti na atomski ravni, stabilnosti v celotnem temperaturnem območju in večfunkcijske integracije ter postale osrednje osnovne komponente, ki podpirajo naslednjo generacijo ultra precizne proizvodnje.
Čas objave: 28. maj 2025