01 Giới thiệu
Sản xuất bồi đắp (AM) gốm sứ đang cách mạng hóa việc thiết kế và sản xuất các linh kiện điện tử vi sóng trong hệ thống thông tin liên lạc không gian. Gốm sứ không thể thiếu trong các thiết bị như vậy do đặc tính điện từ tuyệt vời, độ ổn định nhiệt cao và độ bền cơ học vượt trội. Thông qua AM, hình dạng và kích thước của vật liệu gốm có thể được kiểm soát chính xác, cho phép chúng đáp ứng các yêu cầu nghiêm ngặt về độ chính xác và hiệu suất trong thiết bị điện tử vi sóng. Hơn nữa, các thành phần che chắn điện từ đóng vai trò quan trọng trong việc giảm nhiễu điện từ và đảm bảo truyền tín hiệu ổn định. Việc sử dụng gốm được sản xuất bổ sung mang lại một phương pháp mới để tối ưu hóa hiệu suất cách nhiệt và nâng cao hiệu quả che chắn.
Xử lý chùm tia laser & điện tử
02 Bộ Lọc Được Sản Xuất Phụ Gia
Vật liệu gốm có độ ổn định hóa học và khả năng chống ăn mòn cực kỳ cao, khiến chúng phù hợp để sử dụng lâu dài-trong môi trường khắc nghiệt làm bộ lọc. Hơn nữa, sự tích hợp của vật liệu điện môi với AM thúc đẩy một loạt các hằng số điện môi (εr). Cùng một vật liệu điện môi có thể đạt được các giá trị εr khác nhau bằng cách sửa đổi các tham số như kích thước khẩu độ, hình học và cấu trúc phân cấp. Điều này cho phép tùy chỉnh các bộ lọc gốm để đáp ứng các yêu cầu cụ thể và tối ưu hóa hiệu quả và độ chính xác của quá trình lọc.
Một ví dụ là bộ lọc ống dẫn sóng điện môi nguyên khối được chế tạo bằng công nghệ Sản xuất gốm sứ (LCM) dựa trên kỹ thuật in thạch bản. Bộ lọc được thiết kế để hoạt động ở tần số 11,5 GHz với băng thông 850 MHz và được sản xuất từ một-một đĩa điện môi duy nhất được mạ bạc-để bắt chước chức năng của vỏ kim loại thông thường. Công nghệ LCM mang đến sự linh hoạt trong thiết kế mà không cần khuôn tùy chỉnh và cho phép sản xuất chính xác hơn. Quá trình kim loại hóa các cấu trúc gốm thúc đẩy khả năng chịu nhiệt độ cao, khả năng chống ăn mòn và đặc tính cách điện của gốm, đồng thời kết hợp chúng với độ bền và độ dẫn điện của kim loại để tối ưu hóa hiệu suất.
Hình 1.(a) Bộ lọc ống dẫn sóng điện môi bậc-thứ tư, (b) BPF dựa trên bộ cộng hưởng bán cầu bậc-thứ tư, (c) bộ lọc ba dải C{2}}.
Xử lý chùm tia laser & điện tử
03 Bộ cộng hưởng được sản xuất bổ sung
Bộ cộng hưởng là thiết bị điện tử có khả năng dao động ổn định ở tần số cụ thể và được sử dụng rộng rãi trong việc tạo tần số và xử lý tín hiệu. Tín hiệu vi sóng và tần số cao- thường được sử dụng trong các hệ thống radar và thông tin vệ tinh. Độ ổn định cao và hệ số Q{3}}cao của bộ cộng hưởng điện môi khiến chúng trở nên lý tưởng cho các ứng dụng như vậy.
Chức năng của bộ cộng hưởng điện môi dựa trên phản ứng của vật liệu điện môi với sóng điện từ. Tốc độ lan truyền của các sóng này được xác định bởi εr của vật liệu, trong khi kích thước, hình dạng và tính chất của vật liệu điện môi được sử dụng trong bộ cộng hưởng ảnh hưởng đến tần số cộng hưởng của nó. Với AM, các bộ cộng hưởng điện môi có thể được thiết kế và sản xuất để thu nhỏ và có hiệu suất-cao, phù hợp với nhiều yêu cầu khác nhau. Điều này tối ưu hóa các đặc tính truyền và phản xạ tín hiệu radar. Cách tiếp cận như vậy cho phép sản xuất các bộ cộng hưởng điện môi tùy chỉnh, chính xác và tiết kiệm chi phí hơn.
Hình 2.(a) Sơ đồ cấu trúc ăng-ten, (b) bộ cộng hưởng ba chế độ, (c) ăng-ten cộng hưởng điện môi dị hướng một trục.
Xử lý chùm tia laser & điện tử
04 Cảm Biến Được Sản Xuất Phụ Gia
Cảm biến AM được hưởng lợi từ cấu trúc và hình học phức tạp và có thể tùy chỉnh. Khi kết hợp với các đặc tính áp điện, nhiệt điện và áp điện của vật liệu gốm, chúng tạo ra các ứng dụng cảm biến hiệu suất-có độ chính xác cao và-cao.
Cảm biến gốm áp điện, được đặc trưng bởi hoạt động ghép nối cơ điện độc đáo, ngày càng quan trọng trong ngành hàng không vũ trụ. Chúng cung cấp khả năng giám sát chính xác về áp suất, nhiệt độ và độ rung, đồng thời được sử dụng rộng rãi để đánh giá các điều kiện hoạt động của động cơ, thân máy bay và các bộ phận quan trọng khác của hàng không vũ trụ.
Do tính giòn vốn có của gốm sứ, việc phát triển gốm sứ dẻo đã trở thành trọng tâm nghiên cứu. Để giải quyết vấn đề này, một cảm biến áp suất hỗn hợp gốm linh hoạt đã được phát triển bằng cách sử dụng DLP AM, kết hợp BaTiO3 với MWCNT trong nhựa cảm quang để tối ưu hóa hiệu suất điện môi và tính linh hoạt cơ học. Như minh hoạ trong hình, cấu trúc tập trung ứng suất-hình đồng hồ cát-được thiết kế để nâng cao độ nhạy. Các thử nghiệm và phân tích phần tử hữu hạn đã xác nhận độ nhạy tuyến tính được cải thiện trên phạm vi áp suất rộng, chứng tỏ tính khả thi của DLP trong các cảm biến linh hoạt hiệu suất cao.
Hình 3.(a) Cảm biến áp suất điện dung linh hoạt, (b) vật liệu tổng hợp áp điện linh hoạt và sơ đồ của một robot nhỏ.
Xử lý chùm tia laser & điện tử
05 Kết luận
Sản xuất phụ gia gốm sứ cho phép tùy chỉnh các đặc tính gốm như khả năng chịu nhiệt cao, độ dẫn nhiệt thấp và khả năng che chắn điện từ tuyệt vời, khiến chúng trở nên lý tưởng cho các ứng dụng hàng không vũ trụ bao gồm hệ thống thông tin liên lạc, radar và bảo vệ nhiệt. So với sản xuất truyền thống, AM mang lại những lợi thế đáng kể cho các thành phần gốm phức tạp, mang lại sự linh hoạt trong thiết kế cao hơn để tạo ra các hình học phức tạp và cấu trúc nhẹ. Điều này đặc biệt có giá trị trong ngành hàng không vũ trụ, nơi việc giảm trọng lượng có thể cải thiện đáng kể hiệu suất và hiệu quả sử dụng nhiên liệu.
AM cũng hỗ trợ tích hợp thành phần, kết hợp nhiều chức năng-chẳng hạn như tính toàn vẹn của cấu trúc, khả năng chịu nhiệt và che chắn điện từ-vào một bộ phận duy nhất, nhờ đó giảm số lượng thành phần và đơn giản hóa quá trình lắp ráp. Hơn nữa, những công nghệ này cho phép tạo mẫu nhanh và điều chỉnh thiết kế dựa trên phản hồi về hiệu suất.
