Presné žulové plošiny s vysokou tuhosťou, nízkym koeficientom rozťažnosti, vynikajúcim tlmiacim výkonom a prirodzenými antimagnetickými vlastnosťami majú nenahraditeľnú aplikačnú hodnotu v oblastiach špičkovej výroby a vedeckého výskumu, kde sú vysoké požiadavky na presnosť a stabilitu. Nasledujú ich hlavné scenáre použitia a technické výhody:
I. Oblasť ultrapresných spracovateľských zariadení
Zariadenia na výrobu polovodičov
Scenáre použitia: Stôl obrobkov litografického stroja, základňa stroja na krájanie doštičiek, polohovacia platforma baliaceho zariadenia.
Technická hodnota:
Koeficient tepelnej rozťažnosti žuly je iba (0,5-1,0) × 10⁻⁶/℃, čo umožňuje odolávať teplotným výkyvom počas expozície litografického stroja v nanorozmeroch (chyba posunutia < 0,1 nm v prostredí ± 0,1 ℃).
Vnútorná mikroporézna štruktúra vytvára prirodzené tlmenie (tlmiaci pomer 0,05 až 0,1), čím potláča vibrácie (amplitúda < 2 μm) počas vysokorýchlostného rezania krájacím strojom a zabezpečuje, že drsnosť hrany Ra pri rezaní doštičky je menšia ako 1 μm.
2. Presné brúsky a súradnicové meracie stroje (CMM)
Prípadová štúdia:
Základňa trojsúradnicového meracieho stroja má integrovanú žulovú štruktúru s rovinnosťou ±0,5 μm/m. V kombinácii s pneumaticky pohyblivou vodiacou lištou dosahuje presnosť pohybu na úrovni nanoúrovne (presnosť opakovaného polohovania ±0,1 μm).
Pracovný stôl optickej brúsky má kompozitnú štruktúru zo žuly a striebornej ocele. Pri brúsení skla K9 je vlnitosť povrchu menšia ako λ/20 (λ=632,8 nm), čo spĺňa požiadavky na ultra hladké spracovanie laserových šošoviek.
II. Oblasť optiky a fotoniky
Astronomické teleskopy a laserové systémy
Typické aplikácie:
Nosná platforma odrazovej plochy veľkého rádioteleskopu má štruktúru žulového plástu, ktorá má nízku vlastnú hmotnosť (hustota 2,7 g/cm³) a silnú odolnosť voči vibráciám vetra (deformácia < 50 μm pri vetre o sile 10 stupňov).
Optická platforma laserového interferometra využíva mikroporéznu žulu. Reflektor je upevnený vákuovou adsorpciou s chybou rovinnosti menšou ako 5 nm, čo zaisťuje stabilitu ultrapresných optických experimentov, ako je detekcia gravitačných vĺn.
2. Presné spracovanie optických komponentov
Technické výhody:
Magnetická permeabilita a elektrická vodivosť žulovej plošiny sú blízke nule, čím sa zabráni vplyvu elektromagnetického rušenia na presné procesy, ako je leštenie iónovým lúčom (IBF) a magnetoreologické leštenie (MRF). Hodnota presnosti tvaru povrchu PV spracovanej asfickej šošovky môže dosiahnuť λ/100.
Iii. Letecká a presná kontrola
Platforma pre kontrolu leteckých komponentov
Aplikačné scenáre: Trojrozmerná kontrola lopatiek lietadla, meranie tvarových a polohových tolerancií konštrukčných komponentov z hliníkových zliatin lietadla.
Kľúčový výkon:
Povrch žulovej plošiny je ošetrený elektrolytickou koróziou, čím vznikajú jemné vzory (s drsnosťou Ra 0,4 – 0,8 μm), vhodné pre vysoko presné spúšťacie sondy a chyba detekcie profilu čepele je menšia ako 5 μm.
Znesie zaťaženie viac ako 200 kg leteckých komponentov a zmena rovinnosti po dlhodobom používaní je menšia ako 2 μm/m, čo spĺňa požiadavky na presnú údržbu triedy 10 v leteckom priemysle.
2. Kalibrácia inerciálnych navigačných komponentov
Technické požiadavky: Statická kalibrácia inerciálnych zariadení, ako sú gyroskopy a akcelerometre, vyžaduje ultrastabilnú referenčnú platformu.
Riešenie: Žulová plošina je kombinovaná s aktívnym systémom vibračnej izolácie (vlastná frekvencia < 1 Hz), čím sa dosahuje vysoko presná kalibrácia stability nulového posunu inerciálnych komponentov < 0,01°/h v prostredí s vibračným zrýchlením < 1×10⁻⁴g.
Iv. Nanotechnológia a biomedicína
Platforma skenovacieho sondového mikroskopu (SPM)
Základná funkcia: Ako základ pre mikroskopiu atómových síl (AFM) a skenovaciu tunelovú mikroskopiu (STM) je potrebné ju izolovať od vibrácií prostredia a tepelného driftu.
Ukazovatele výkonnosti:
Žulová platforma v kombinácii s pneumatickými nohami na izoláciu vibrácií dokáže znížiť prenosovú rýchlosť vonkajších vibrácií (1 – 100 Hz) na menej ako 5 %, čím sa dosiahne zobrazovanie AFM na úrovni atómov v atmosférickom prostredí (rozlíšenie < 0,1 nm).
Teplotná citlivosť je menšia ako 0,05 μm/℃, čo spĺňa požiadavky na pozorovanie biologických vzoriek v nanorozmeroch v prostredí s konštantnou teplotou (37 ℃ ± 0,1 ℃).
2. Zariadenie na balenie biočipov
Prípadová štúdia: Vysoko presná zarovnávacia platforma pre čipy na sekvenovanie DNA využíva žulové vzduchom plávajúce vodiace lišty s presnosťou polohovania ±0,5 μm, čo zabezpečuje submikrónové prepojenie medzi mikrofluidným kanálom a detekčnou elektródou.
V. Vznikajúce aplikačné scenáre
Základňa kvantových výpočtových zariadení
Technické výzvy: Manipulácia s qubitmi vyžaduje extrémne nízke teploty (na úrovni mK) a ultrastabilné mechanické prostredie.
Riešenie: Extrémne nízka tepelná rozťažnosť žuly (rýchlosť rozťažnosti < 1 ppm od -200 ℃ do izbovej teploty) sa môže porovnávať s kontrakčnými charakteristikami supravodivých magnetov s ultranízkymi teplotami, čím sa zabezpečí presnosť zarovnania počas balenia kvantových čipov.
2. Systém elektrónovej litografie (EBL)
Kľúčový výkon: Izolačná vlastnosť žulovej plošiny (rezistivita > 10¹³Ω · m) zabraňuje rozptylu elektrónového lúča. V kombinácii s elektrostatickým pohonom vretena dosahuje vysoko presný litografický zápis vzorov s nanošírkou čiary (< 10 nm).
Zhrnutie
Aplikácia presných granitových platforiem sa rozšírila od tradičných presných strojov až po špičkové oblasti, ako sú nanotechnológie, kvantová fyzika a biomedicína. Ich hlavná konkurencieschopnosť spočíva v hlbokom prepojení materiálových vlastností a technických požiadaviek. V budúcnosti, s integráciou technológií kompozitnej výstuže (ako sú nanokompozity grafénu a žuly) a inteligentných senzorických technológií, sa granitové platformy prelomia v smere presnosti na atómovej úrovni, stability v plnom teplotnom rozsahu a multifunkčnej integrácie a stanú sa základnými komponentmi podporujúcimi ďalšiu generáciu ultrapresnej výroby.
Čas uverejnenia: 28. mája 2025