01 Inngangur
Aukaframleiðsla (AM) á keramik er að gjörbylta hönnun og framleiðslu á örbylgjuofnum rafeindahlutum í geimsamskiptakerfum. Keramik er ómissandi í slíkum tækjum vegna framúrskarandi rafsegulfræðilegra eiginleika, mikils hitastöðugleika og framúrskarandi vélræns styrks. Með AM er hægt að stjórna lögun og stærð keramikefna nákvæmlega, sem gerir þeim kleift að uppfylla strangar kröfur um nákvæmni og afköst í örbylgjuofna rafeindatækni. Þar að auki gegna rafsegulhlífaríhlutir mikilvægu hlutverki við að draga úr rafsegultruflunum og tryggja stöðuga boðsendingu. Notkun á keramik sem er framleidd í viðbót býður upp á nýja aðferð til að hámarka einangrunarafköst og auka skilvirkni.
Laser og rafeindageislavinnsla
02 Aukaframleiddar síur
Keramikefni sýna einstaklega mikinn efnafræðilegan stöðugleika og tæringarþol, sem gerir þau hentug til langtímanotkunar í erfiðu umhverfi sem síur. Ennfremur stuðlar samþætting raforkuefna við AM á breitt úrval rafstuðla (εr). Sama raforkuefnið getur náð mismunandi εr-gildum með því að breyta breytum eins og ljósopsstærð, rúmfræði og stigveldi. Þetta gerir kleift að sérsníða keramik síur til að uppfylla sérstakar kröfur og hámarka síunarskilvirkni og nákvæmni.
Eitt dæmi er einlita dielektrísk bylgjuleiðarasía sem er framleidd með lithography-based Ceramic Manufacturing (LCM) tækni. Sían er hönnuð til að starfa á 11,5 GHz með 850 MHz bandbreidd og er framleidd úr stakri rafdrifnum diski, sem er silfur-húðaður til að líkja eftir virkni hefðbundins málmhúss. LCM tækni veitir sveigjanleika í hönnun án þess að þörf sé á sérsniðnum mótum og gerir ráð fyrir nákvæmari framleiðslu. Málmvæðing keramikmannvirkja nýtir viðnám keramiks við háan hita, tæringarþol og einangrunareiginleika, en sameinar þá styrk og leiðni málma til að hámarka frammistöðu.
Mynd 1.(a) Fjórða-stigs rafbylgjuleiðarasía, (b) BPF byggt á fjórðu-stöðu hálfkúlulaga resonator, (c) C-band þríhliða síu.
Laser og rafeindageislavinnsla
03 Aukaframleiddir resonators
Ómar eru rafeindatæki sem geta sveiflast stöðugt á ákveðnum tíðnum og eru mikið notuð í tíðniframleiðslu og merkjavinnslu. Örbylgjuofn og hátíðnimerki-eru almennt notuð í gervihnattasamskiptum og ratsjárkerfum. Mikill stöðugleiki og hár Q-stuðull rafhlaðna resonators gera þá tilvalin fyrir slík forrit.
Virkni rafrænna resonators byggist á svörun rafsegulefna við rafsegulbylgjum. Útbreiðsluhraði þessara bylgna ræðst af εr efnisins, en stærð, lögun og eiginleikar rafeindaefnisins sem notað er í resonator hafa áhrif á endurómtíðni þess. Með AM er hægt að hanna og framleiða rafknúin endurómara til að vera smækkuð og há-afköst, sniðin að ýmsum kröfum. Þetta hámarkar útbreiðslu og endurkastseiginleika radarmerkja. Slík nálgun gerir kleift að sérsniðna, nákvæmari og -hagkvæmari framleiðslu á rafhlöðum.
Mynd 2.(a) Skýringarmynd loftnetsbyggingar, (b) þrí-hamur ómun, (c) einása anisotropic dilectric resonator loftnet.
Laser og rafeindageislavinnsla
04 Aukaframleiddir skynjarar
AM skynjarar njóta góðs af sérhannaðar og flóknum rúmfræði og arkitektúr. Þegar þau eru sameinuð piezoelectric, thermoelectric og piezoresistive eiginleika keramikefna, gera þau kleift að nota mikla-nákvæmni og-afkastaskynjun.
Piezoelectric keramik skynjarar, sem einkennast af einstökum rafvélrænni tengihegðun þeirra, eru sífellt mikilvægari í geimferðum. Þeir veita nákvæma vöktun á þrýstingi, hitastigi og titringi og eru mikið notaðar til að meta rekstrarskilyrði hreyfla, skrokka og annarra mikilvægra flugrýmisíhluta.
Vegna eðlislægs brothætts keramiks hefur þróun sveigjanlegs keramiks orðið lykilrannsóknaráhersla. Til að bregðast við þessu var sveigjanlegur keramik samsettur þrýstinemi þróaður með því að nota DLP AM, sem sameinar BaTiO3 með MWCNT í ljósnæmu plastefni til að hámarka raforkuafköst og vélrænan sveigjanleika. Eins og sést á myndinni var-lagaður streitu-styrkur uppbygging stundaglass hönnuð til að auka næmni. Endanlegt frumefnisgreining og tilraunir staðfestu bætt línulegt næmi á breitt þrýstingssvið, sem sýndi fram á hagkvæmni DLP í afkastamiklum sveigjanlegum skynjurum.
Mynd 3.(a) Sveigjanlegur rafrýmd þrýstingsskynjari, (b) sveigjanlegur rjúpnasafnsamsetning og skýringarmynd af litlu vélmenni.
Laser og rafeindageislavinnsla
05 Niðurstaða
Aukaframleiðsla á keramik gerir kleift að sérsníða keramikeiginleika eins og mikla hitaþol, lága hitaleiðni og framúrskarandi rafsegulvörn, sem gerir þau tilvalin fyrir geimfar, þar á meðal samskiptakerfi, ratsjá og hitavörn. Samanborið við hefðbundna framleiðslu býður AM upp á umtalsverða kosti fyrir flókna keramikhluta, sem veitir meiri sveigjanleika í hönnun til að búa til flóknar rúmfræði og léttar mannvirki. Þetta er sérstaklega dýrmætt í geimferðum, þar sem þyngdarminnkun getur bætt eldsneytisnýtingu og afköst verulega.
AM styður einnig íhlutasamþættingu, sameinar margar aðgerðir-eins og burðarvirki, hitauppstreymi og rafsegulvörn-í einn hluta og fækkar þar með fjölda íhluta og einfaldar samsetningu. Ennfremur leyfir þessi tækni hraða frumgerð og hönnunaraðlögun byggða á endurgjöf á frammistöðu.
