V oblasti ultrapresného riadenia pohybu závisí výkon ultrapresného pohybového modulu s vzdušným plavákom vysoko od charakteristík jeho základne. Presná žulová základňa a keramická základňa sú dve vysoko profilované možnosti, pričom každá má jedinečné výhody, medzi ktorými sú zjavné rozdiely v stabilite, presnosti údržby, odolnosti a ďalších kľúčových rozmeroch.
Stabilita: prirodzená kompaktnosť verzus umelá presnosť
Žula sa vytvorila po dlhom geologickom období, jej vnútorná štruktúra je hustá a rovnomerná a minerály ako kremeň a živec sú úzko prepojené. V prípade vonkajšieho rušenia, ako sú vibrácie spôsobené prevádzkou veľkých zariadení v dielni, môže žulová základňa účinne blokovať a tlmiť svojou komplexnou kryštálovou štruktúrou, čo môže znížiť amplitúdu vibrácií ultrapresného pohybového modulu prenášaných na vzduchový plavák o viac ako 80 %, čím poskytuje stabilný prevádzkový základ pre modul, ktorý zabezpečuje jeho plynulý pohyb počas procesu vysoko presného spracovania alebo detekcie.
Keramická základňa sa vyrába pokročilým syntetickým procesom a jej vnútorná štrukturálna jednotnosť je tiež vynikajúca. Mikroštruktúra niektorých vysokovýkonných keramických materiálov je takmer dokonalá, čo môže efektívne tlmiť vibrácie. V niektorých optických kontrolných zariadeniach, ktoré sú extrémne citlivé na vibrácie, dokáže keramická základňa potlačiť vibračné rušenie vo veľmi malom rozsahu, aby sa zabezpečil vysoko presný pohyb ultra presného pohybového modulu vzduchového plaváka, ale v reakcii na rozsiahle a vysoko intenzívne vibrácie je jej celková stabilita o niečo nižšia ako u žulovej základne.
Zachovanie presnosti: prirodzená výhoda nízkej rozťažnosti a umelý zázrak stability pri vysokej teplote
Žula je známa svojim veľmi nízkym koeficientom tepelnej rozťažnosti, zvyčajne 5-7 × 10⁻⁶/℃. V prostredí s kolísaním teplôt sa veľkosť presnej žulovej základne mení len veľmi málo. Napríklad v oblasti astronómie je ultrapresný pohybový modul na jemné doladenie šošovky ďalekohľadu spárovaný s žulovou základňou, a to aj v prostredí s významným teplotným rozdielom medzi dňom a nocou, čo zabezpečí, že presnosť polohovania šošovky zostane na submikrónovej úrovni, čo pomáha astronómom zachytiť jemné zmeny vzdialených nebeských telies.
Keramické materiály sa tiež dobre prejavujú vo vysokej teplotnej stabilite a nízkej rozťažnosti a koeficient tepelnej rozťažnosti niektorých špeciálnych keramických materiálov môže byť dokonca takmer nulový. V podmienkach vysokej teploty alebo rýchlej zmeny teploty si keramická základňa dokáže udržať stabilnú veľkosť, aby sa zabezpečila presnosť pohybu ultra presného pohybového modulu vzduchového plaváka. V litografickom procese výroby polovodičových čipov musí litografické zariadenie naďalej pracovať vo vysoko presnom prostredí a keramická základňa si môže udržať presnosť polohovania modulu vo vysokoteplotnom prostredí generovanom zariadením, čím spĺňa prísne požiadavky výroby čipov na presnosť v nanorozmeroch.
Trvanlivosť: Vysoká tvrdosť prírodných rúd a syntetických materiálov odolných voči korózii
Tvrdosť žuly je vysoká, tvrdosť podľa Mohsovej stupnice môže dosiahnuť 6-7, s dobrou odolnosťou proti opotrebovaniu. V laboratóriu materiálových vied sa často používa ultrapresný pohybový modul s vzduchovým plavákom, ktorého žulová základňa dokáže účinne odolávať dlhodobému treniu posuvníka vzduchového plaváka a v porovnaní s bežnou materiálovou základňou môže predĺžiť cyklus údržby modulu o viac ako 50 %, čím sa výrazne znížia náklady na údržbu zariadenia a zabezpečí sa kontinuita vedeckého výskumu.
Keramické materiály majú nielen vysokú tvrdosť, ale aj vynikajúcu odolnosť proti korózii. V niektorých priemyselných prostrediach, kde existuje riziko chemickej korózie, ako napríklad ultra presný pohybový modul vzduchového plaváka v zariadeniach na testovanie chemických výrobkov, dokáže keramická základňa odolávať erózii korozívnych plynov alebo kvapalín, dlhodobo si zachováva integritu povrchu a mechanické vlastnosti a jej odolnosť je v špecifických drsných prostrediach lepšia ako u žulovej základne.
Výrobné náklady a náročnosť spracovania: výzvy ťažby a spracovania prírodného kameňa a technický prah umelej syntézy
Proces ťažby a prepravy žulových surovín je zložitý a ich spracovanie si vyžaduje veľmi náročné vybavenie a technológiu. Vzhľadom na vysokú tvrdosť a krehkosť žuly sa pri rezaní, brúsení, leštení a iných procesoch ľahko vyskytnú problémy, ako je zrútenie hrán a praskliny, a miera odpadu je relatívne vysoká, čo vedie k vysokým výrobným nákladom.
Výroba keramických báz sa spolieha na pokročilú technológiu syntézy a presného obrábania, od prípravy surovín, cez formovanie až po spekanie, pričom každý krok si vyžaduje presnú kontrolu. Počiatočné investície do vývoja a výroby vysokovýkonných keramických báz sú obrovské a technický prah je vysoký, ale akonáhle sa dosiahne veľkovýroba, očakáva sa, že náklady budú efektívne kontrolované a má nákladovo efektívny potenciál v špičkových aplikáciách.
Celkovo majú presné žulové základne dobré výsledky v oblasti celkovej stability a konvenčnej odolnosti, zatiaľ čo keramické základne majú jedinečné výhody v oblasti prispôsobivosti extrémnym teplotným podmienkam a odolnosti voči korózii. Výber základne by mal byť založený na konkrétnom scenári použitia, podmienkach prostredia a rozpočte nákladov na ultrapresný pohybový modul s vzdušným plavákom.
Čas uverejnenia: 8. apríla 2025