Нарийн бөхрүүлэх үр дүнтэй байдал гэдэг нь механик энерги жижиг хэсгүүдийг 100 микрон доор хэмжээтэй болгохдоо илүү их хүч чадлыг алдахгүй, бохирдуулагч оруулахгүйгээр хэр сайн задалж чадахыг хэлнэ. Эмийн бүтээгдэхүүн үйлдвэрлэх, керамик үйлдвэрлэх зэрэг нарийвчлал хамгийн чухал байдаг салбарт тэдгээрийн бүтээгдэхүүн зөв ажиллах, төсөвлөсөн зардлын хүрээнд үлдэхийн тулд эдгээр жижиг хэсгүүдийн хэмжээний ерөнхий нэг төрлийн байдлын хувь хамгийн багадаа 90 хувь байх шаардлагатай. Жишээ нь цэнэгийн эх үүсвэр авч үзье – материалд нано хэсгүүдийг тогтмол синтезлээгүй тохиолдолд IntechOpen-ийн өнгөрсөн жилийн судалгаагаар үзүүлэхэд энергийн багтаамж ойролцоогоор 15-20 хувиар буурч болно. Бөхрүүлэх үйл явцын сайн үр дүнд хүрэх нь таамаглаж болохуйц шинж чанартай материалыг гарган авах, боловсруулах үеийн цагийг хэмнэх, мөн компаниуд өдөр бүр эдгээр үйл ажиллагааг явуулахад зарцуулдаг зардлыг бууруулахад хүргэдэг.
Цирконийн онцгой хатуужил нь Виккерсийн масштабаар ойролцоогоор 12-14 ГПа байдаг тул материал жижиглэх үед энерги ижил төрөнгүй тархах боломжийг олгодог. Энэ нь сул цэгүүдийг агуулсан эвгүй орчны хувьд тохиолддог зовиуртай жигд бус хугарлыг зогсооход тусалдаг. Тухайлбал, керамик нунтгийн үйлдвэрлэлд нь анхаарлаа хандуулахад шингэн чанартай ган савнуудаас цирконийн жижиглэгч сав руу шилжих нь материалын дээрх мөргөлдөөн ижил төрөнгүй тархаж, жижиг хэсгүүдийн хэмжээний ялгааг ойролцоогоор 40-60 хувь хүртэл бууруулдаг. Ингэснээр гарах нарийвчлал нь маш бага хязгаарын дотор, ойролцоогоор дунджаас +/- 5 нанометрээр нано материал үүсгэх боломжийг бүрдүүлдэг. Материал физик эсвэл химийн хувьд яг төсөөлсөн шиг ажиллах ёстой салбарт энэ түвшний удирдлага маш чухал юм.
Эдгээр шинж чанарууд нь цирконийн нягт (6.05 г/см³)-ийг планетар мельниц дахь мөргөлтийн хүч ба үрэлтийн дулаан үүсэхийг тэнцвэржүүлэх гол хүчин зүйл болгож, өндөр үр ашигтай жижиглэлтэнд онцгой тохиромжтой байдалыг илтгэсэн 2024 оны Бутлах Үр Ашигийн Тайлангаас гаралтай дүгнэлттэй таарч байна.
Цирконийн меллийн жарууд урт хугацааны ажиллагааны дараа ч хэмжээний тогтвортой байдлаа хадгалдаг тул өндөр энерги зарцуулах нөхцөлд элэгдэлд тэсвэртэй байдаг. Материалын нягт ойролцоогоор куб см-д 6 грамм бөгөөд энэ нь ердийн алуминий медиагийнхаас бараг хоёр дахин их юм. Цирконийн нягт өндөр байдгаас шалтгаалан, STR Industries-ийн судалгаагаар жар доторх хэсгүүд мөргөлдөх үед кинетик энергийг илүү сайн дамжуулдаг. Энэхүү хүчтэй мөргөлдөөн нь жарыг гэмтээхгүйгээр материалыг илүү хурдан бутлахад тусалдаг. Ихэнх үйлдвэрлэлийн үйл ажиллагаанд эдгээр жаруудыг солих шаардлагагүйгээр мянган цагийн турш ашиглаж болох бөгөөд энэ нь олон үйлдвэрлэлийн процессийн хувьд өртөгийн хувьд үр дүнтэй шийдэл болдог.
Цирконийн диоксидийн идэвхгүй байдал нь эмийн бодисын талст байдлыг зөөлөн бутлах зэрэг мэдрэг процессын үеэр ионууд ялгарахаас сэргийлдэг. Идэвхтэй металл хайлштай харьцуулахад, цирконийн бутлагчийн савнууд нь катализаторын үйлчилгээ эсвэл будагны цэврийг муутгаж болох микропримесүүдийг нэмж оруулахаас сэргийлдэг бөгөөд ISO 9001 стандартад нийцсэн бүтээгдэхүүний партийн тогтвортой чанарыг хангана.
Литий кобальт оксидыг боловсруулах үед цирконийн тусламжтайгаар суб микрон хэсгүүдийн хэмжээ ойролцоогоор 98% болж чадсан бол ган ордноор зөвхөн 82% байсан. Алюмина нь ердийн зориулалтаар хангалттай хатуу чанарыг агуулдаг ч цирконийг ялгаж буй зүйл бол ойролцоогоор 9 МПа-ийн ялзарлын тэсвэрт чадал, мөн нягт чанар юм. Эдгээр шинж чанарууд нь цахилгаан батерейн материал үйлдвэрлэх зэрэг нарийн технологийн хэрэглээнд маш жижиг хэсгүүдийн тархалт чухал болох, мөн бохирдлоос цэвэр гадаргуу авах нь маш чухал болдог үед цирконийг онцгой сайн болгодог.
Савны хэлбэр нь материал жижиглэх үед бөмбөгнүүдийн хөдөлгөөнд ба энерги дамжуулахад чухал үүрэг гүйцэтгэдэг. 2023 онд Advanced Powder Technology-н судалгаагаар тогтоосноор ханын талбай нь шулуун байдаг савтай харьцуулахад муруй хэлбэртэй дотор талын гадаргуутай савнууд тангентийн хурдын зөрүүг ойролцоогоор 18-22 хувь бууруулдаг. Энэ нь жижиглэгч орчин болон боловсруулагдаж буй материал хоорондын илүү жигд мөргөлдөөнд ашигтай нөлөө үзүүлдэг. Муруй хэлбэр нь планетар эргэлтийн үед үүсч буй хүчнүүдтэй сайн нийцэж, ингэснээр цахилгаан урсгалын загвар үүсгэдэг. Эдгээр загварууд нь савны хананд энергийн алдагдлыг бууруулахад тусалж, системийн нийтлэг үр ашгийг сайжруулдаг.
Цирконийн бага үрэлтийн коэффициент (цахилгаанаас хамааран 0.6-0.8 байдаг бол цирконийнх 0.1-0.3 хооронд байдаг) нь боловсруулалтын үед удамтгай эргэлдэх урсгал үүсгэж, материалууд зүгээр л сууж байгаа тогтвортой бус бүсүүдийг үгүй болгоно. Тооцооллын шингэний динамикийн судалгааны дагуу зургаан өнцөгт хэлбэртэй савнууд нь тэдгээрийн бутлах эзэлхүүний талаар 94%-ийг идэвхтэй ашигладаг. Энэ нь одоо өргөн хэрэглэдэг цилиндрийн савнуудтай харьцуулахад 31 хувийн илүү сайн үзүүлэлт юм. Цирконий гадаргуугийн эдгээр сайн шинж чанарыг ухаалгаар хийсэн геометрийн загварын шийдэлтэй хослуулбал, процессийн турш савны доторх бүх материал түүнийг бутлах орчинд бүрэн холилдоож, бутлагдаж, ямар ч зүйл үлдээхгүй гэсэн үг юм.
Орчин үеийн цирконийн савнуудад хүчлэгийг тараахад гурван загварын шинэчлэл нэмэгдүүлдэг:
| Загварын онцлог | Ажлын чадварыг сайжруулах | Ургамлын бохирдол багасгах |
|---|---|---|
| Хажуугийн хананы өнцөг (55–65°) | 28% илүү хурдан хэмжээгээр багасгах | 40% бага хэмжээний изийн элдэв хог хаяг |
| Нарийвчлалтай тархсан орчин удирдах хэрэгсэл | ±2.1% жигд бөөмсийн нэг төрөл | – |
| 1.5:1 өндөр болон диаметрийн харьцаа | 25% энерги хэмнэлт | 34% бага дулаан үүсэх |
2023 оны судалгаагаар эдгээр сайжруулалтууд нь улбарш, алтайн изийнхаас илүү <0.01% бохирдол үлдээх давуу талаа хадгалан стандарт бус байгууламжаас 30% богино хугацаанд 0.5–3 μm хэмжээтэй бөөмсийг гарган авах боломжийг олгодог байна.
Цирконийн саваар жижигхэн нунтагийг үр ашигтай боловсруулахад голлон гурван хүчин зүйл чухал байдаг: хэдий хурдтай (эрг/мин-аар хэмжигдэнэ) үрэх, процессын үргэлжлэх хугацаа болон үрэхийн төмөр бөмбөг ба нунтагийн харьцаа юм. Энд судалгаануудын дүнгээр 300 эрг/мин-аас дээш хурдаар үрэхэд жижиг хэсгүүдийн хэмжээ ойролцоогоор 40%-иар хурдан багасдаг байна гэж гарч ирсэн ч, зарим материалын хувьд дахин хэт халж задардаг учраас энэ нь их аюултай байдаг. Нөгөө талаас, хэрэв үрэхийн төмөр бөмбөгийг хангалтгүй хэмжээгээр ачаалсан тохиолдолд, жишээ нь бөмбөг ба нунтагийн харьцаа 10:1-ээс бага бол, мөргөлдөөн бага болох тул боловсруулах хугацаа уртсаж, зарим тохиолдолд боловсруулалтын хугацааг 2 цаг 30 минутоор нэмэгдүүлдэг. Цирконийн савны онцлог нь ойролцоогоор 6.05 грамм/куб см-ийн маш өндөр нягт чанар юм. Хэрэв үйлчлэгчид 250-280 эрг/мин хурдтайгаар дараалан 90 минут үрэх тохиромжтой мужид ажиллавал, ихэнх дээжний хэсгүүдийн хэмжээ 10 микрометрээс бага болж, чанарын хяналтын стандартад нийцнэ.
Цирконийн хугарахын тэсвэрт чадал (9–10 MPa·m¹/²) сталь эсвэл алюминийнхээс 15–20% илүү кинетик энергийг мөргөлдөөнд дамжуулдаг бөгөөд материал жижиглэх үр ашгийг сайжруулдаг. Дараах параметрүүдийг гол хэрэглээнд тохируулан баталгаажаасан:
| Материал | Бөмбөгний диаметрийн оптимал утга | RPM хязгаар | Медиа ачааллын харьцаа |
|---|---|---|---|
| Эмчилгээний | 3–5 мм | 200–250 | 12:1 |
| Батарейний материал | 2–3 мм | 280–320 | 15:1 |
Судалгаа нь 2–3 мм цирконийн бөмбөгнүүд вортикс динамикийг сайжруулах замаар үүсч буй нас барсан бүсүүдийг арилгаж, литий-кобальтын оксидын 0.5–1μm зузаан нунтгийг хэвийн арга байдлаас 35% илүү хурдан үйлдвэрлэдэгийг харуулсан.
Өнөөгийн IoT сенсорууд температурын түвшин, жижиг хэсгүүд хаана тархаж байгаа, мөн хөдөлгүүрийн хурдыг секундэд тавин удаа хүртэлх давтамжтайгаар хянах боломжийг олгодог. Эдгээр сенсорууд автоматаар хөдөлгүүрийн эргэлтийн хурдыг ойролцоогоор дунджаас нь ±5 хувь хооронд тохируулан, системийг хамгийн үр дүнтэй ажиллах түвшинд байлгадаг. Өкмийн Технологийн Сэтгүүлд өнгөрсөн жил гаргасан сүүлийн үеийн судалгаагаар ийм төрлийн автоматжуулсан хяналтын систем нь хуучин гар арга замаас харьцуулахад бүтээгдэхүүний партийн хоорондох ялгааг ойролцоогоор 72 хувиар бууруулдаг байна. Хаалттай цикл хяналтын систем нь өөр нэг чухал үүрэг гүйцэтгэдэг. Хэрэв доторх даралт 2.5 бар-аас хэтэрвэл систем автоматаар зогсоно. Энэ болон түүнчлэн жижиг хэмжээний бохирдол ч том асуудал болох боломжтой FDA-ийн харгис шаардлагыг хангах үйлдвэрлэлд энэ функц онцгой чухал ач холбогдолтой.
Цирконийн меллийн зөөлөн чихэвч нь эмийн бодисын цэвэршилтийн стандартад тавигдах шаардлагыг хангасан алтны стандарт юм. Учир нь тэдгээрийн гадаргуу ямар ч химийн урвалд ордоггүй. Энэ нь хольцонд металл нэгдэл нэвтрэхгүй байх, эмийн бодисын үйлчилгээг анхны зориулалтын дагуу хадгалж үлдэхийг хангана. Өнгөрсөн жилийн сүүлийн үеийн судалгаа нь илүү гайхамшигтай зүйлийг харуулсан - энгийн хэрэглэдэг цэвэрхэн ган хэрэгслүүдтэй харьцуулахад цирконийн бохирдолын эрсдэлийг ойролцоогоор 98%-иар бууруулдаг. Энэ нь антибиотик болон вакцин үйлдвэрлэхэд шаардлагатай стерилизацийн орчинг бий болгоход маш их ялгаатай. Мөн цирконийн дулаан сайн дамжуулах чадварыг хэрэглэснээр үйлдвэрлэгчид тогтмол нанометрийн хэмжээтэй, дундажаар дээр доороо 5 нанометр хэмжээтэй жижиг хэсгүүдийг үйлдвэрлэж чаддаг. Эмийн бодисын бие махбодид шимэгдэх үйлчилгээнд ийм нарийн хэмжээний жижиг хэсэг хэрэглэх нь маш чухал учраас цирконийн энэ шинж чанар нь эм үйлдвэрлэх явцад үнэн зөвтэй чухал ач холбогдолтой.
Цирконийн Моосын хэмжээсээр ойролцоогоор 8.5-ын хатуургатай бөгөөд куб см-д ойролцоогоор 6 грамм нягтшилтэй нь квантын цэгүүд болон графены нийлмэл бодис үүсгэхэд шаардагдах кинетик энергийг үүсгэхэд маш үр дүнтэй болгодог. Эрдэм шинжилгээний судалгаанд илрүүлсэнээр тэд 90% амжилттай 50 нанометрээс доош хэмжээтэй жижиг хэсгүүдийг авч чаддаг байна, учир нь цирконийн цагаан тугалмал нь өндөр энерги хэрэглэдэг тасалгааны машин дахь мөргөлдөөнд alumina-ас ойролцоогоор 40% илүү сайн ажилладаг. Оптик сенсорууд болон катализаторын суурь материалууд зэрэг зүйлсийн хувьд ийм нарийн нарийвчлалд ихээхэн анхаарах шаардлагатай, учир нь жижиг хэсгийн хэмжээний бага зэрэг ялгаа л ч эдгээр материалуудын цахилгаан соронзон оронтой харилцан үйлчлэх аргыг бүрэн өөрчилж чаддаг.
Салбарын саяхан хийсэн туршилтаас харахад, цирконийн чулуун бөхрүүрийг ашигласнаар NMC-811 катодын материалд циклээр тогтвортой байдлыг ойролцоогоор 30%-иар сайжруулж чадсан нь боловсруулалтын үеэр цэвэр байдлыг хадгалж чаддагтай холбоотой. Компаниуд ийнхүү 200 гаруй серийн үйлдвэрлэлийн явцад жижиг хэсгүүдийг 1-3 мкм-ийн хооронд тогтмол хадгалж чадвал энергийн нягтыг уламжлалт аргаар гаргаснаас ойролцоогоор 15%-иар илүү сайжруулж чаддаг болсон. Эдгээр савнуудыг ялангуяа онцлог болгох нь элэгдэлд тэсвэртэй байдал юм. Үүний дүнд зөөлөлтийн орчинг солих хэрэгцээ маш ихээр буурч, ойролцоогоор гурван дөрөвний нэгтэй тэнцэх хэмжээтэй болж, зардлыг ашгийн талаас хэмнэж өгдөг. Цахилгаан хөдөлгүүртэй тээврийн хэрэгслүүд илүү сайн ажиллагаатай баттерей шаардсаар байгаа тул ийм төрлийн үр ашгийг зах зээлийн шаардлагыг илүүд үл тоомсорлож хангахад маш ихээр чухал болоод байна.
Цирконийн бөмбөгт бөхрүүр нь дээд зэргийн элэгдэл тэсвэрт чадвартай, бохирдлыг хамгийн бага болгох болон өндөр термостой тогтвортой байдаг тул нарийн бөхрөх үйл ажиллагаанд илүү тохиромжтой.
Циркон нь илүү өндөр нягтшил болон хугарахын эсрэг тэсвэрт чадвартай тул энергийг илүү сайн дамжуулж, жижиг хэсгийн тархалтыг аллюмин ба гангаас илүү нарийвчлалтай болгодог.
Эдгээр савнууд нь холимогдохгүйгээр стерильжин бөхрөх боломжийг олгох бөгөөд эмийн цэвэр байдлыг хангаж, эмийн үйлчилгээг сайжруулдаг.
Зохистой үйл явцын параметрүүдэд 250-280 эрг/мин хурдтай бөхрөх, 90 минутын боловсруулалтын хугацаа, мөн 10:1 харьцаатай media ачаалал хамаацана.
EN
