01 Pengenalan
Pembuatan aditif (AM) seramik sedang merevolusikan reka bentuk dan pengeluaran komponen elektronik gelombang mikro dalam sistem komunikasi angkasa. Seramik sangat diperlukan dalam peranti sedemikian kerana sifat elektromagnetnya yang sangat baik, kestabilan haba yang tinggi, dan kekuatan mekanikal yang luar biasa. Melalui AM, bentuk dan dimensi bahan seramik boleh dikawal dengan tepat, membolehkan mereka memenuhi keperluan ketat untuk ketepatan dan prestasi dalam elektronik gelombang mikro. Selain itu, komponen pelindung elektromagnet memainkan peranan penting dalam mengurangkan gangguan elektromagnet dan memastikan penghantaran isyarat yang stabil. Penggunaan seramik buatan tambahan menawarkan kaedah baharu untuk mengoptimumkan prestasi penebat dan meningkatkan keberkesanan perisai.
Pemprosesan Pancaran Laser & Elektron
02 Penapis Dikilangkan Secara Tambahan
Bahan seramik mempamerkan kestabilan kimia yang sangat tinggi dan rintangan kakisan, menjadikannya sesuai untuk kegunaan jangka panjang-dalam persekitaran yang keras sebagai penapis. Tambahan pula, penyepaduan bahan dielektrik dengan AM menggalakkan pelbagai pemalar dielektrik (εr). Bahan dielektrik yang sama boleh mencapai nilai εr yang berbeza dengan mengubah suai parameter seperti saiz apertur, geometri, dan struktur hierarki. Ini membolehkan penyesuaian penapis seramik untuk memenuhi keperluan khusus dan mengoptimumkan kecekapan dan ketepatan penapisan.
Satu contoh ialah penapis pandu gelombang dielektrik monolitik yang direka menggunakan teknologi Pembuatan Seramik (LCM) berasaskan Lithography-. Penapis direka bentuk untuk beroperasi pada 11.5 GHz dengan lebar jalur 850 MHz dan dihasilkan daripada satu-keping cakera dielektrik, yang bersalut perak-untuk meniru kefungsian perumah logam konvensional. Teknologi LCM menyediakan fleksibiliti reka bentuk tanpa memerlukan acuan tersuai dan membolehkan pembuatan yang lebih tepat. Metalisasi struktur seramik memanfaatkan rintangan seramik terhadap suhu tinggi, rintangan kakisan dan sifat penebat, sambil menggabungkannya dengan kekuatan dan kekonduksian logam untuk mengoptimumkan prestasi.
Rajah 1.(a) -penapis pandu gelombang dielektrik tertib keempat, (b) BPF berdasarkan resonator hemisfera tertib-keempat, (c) C-penapis triplekser jalur.
Pemprosesan Pancaran Laser & Elektron
03 Resonator Dikilangkan Secara Aditif
Resonator ialah peranti elektronik yang mampu berayun stabil pada frekuensi tertentu dan digunakan secara meluas dalam penjanaan frekuensi dan pemprosesan isyarat. Gelombang mikro dan isyarat frekuensi tinggi-biasa digunakan dalam komunikasi satelit dan sistem radar. Kestabilan tinggi dan faktor Q-yang tinggi bagi resonator dielektrik menjadikannya sesuai untuk aplikasi sedemikian.
Kefungsian resonator dielektrik adalah berdasarkan tindak balas bahan dielektrik kepada gelombang elektromagnet. Kelajuan perambatan gelombang ini ditentukan oleh εr bahan, manakala saiz, bentuk, dan sifat bahan dielektrik yang digunakan dalam resonator mempengaruhi frekuensi resonansnya. Dengan AM, resonator dielektrik boleh direka bentuk dan dihasilkan untuk dikecilkan dan berprestasi-tinggi, disesuaikan dengan pelbagai keperluan. Ini mengoptimumkan perambatan isyarat radar dan ciri pantulan. Pendekatan sedemikian membolehkan pengeluaran resonator dielektrik yang lebih tersuai, tepat dan kos-berkesan.
Rajah 2.(a) Skema struktur antena, (b) tri-mod resonator, (c) antena resonator dielektrik anisotropik uniaksial.
Pemprosesan Pancaran Laser & Elektron
04 Penderia Dikilangkan Secara Tambahan
Penderia AM mendapat manfaat daripada geometri dan seni bina yang boleh disesuaikan dan kompleks. Apabila digabungkan dengan sifat piezoelektrik, termoelektrik dan piezoresistif bahan seramik, ia mendayakan aplikasi penderiaan berprestasi tinggi-dan-tinggi.
Penderia seramik piezoelektrik, dicirikan oleh tingkah laku gandingan elektromekanikal mereka yang unik, semakin penting dalam aeroangkasa. Ia menyediakan pemantauan tekanan, suhu dan getaran yang tepat, dan digunakan secara meluas untuk menilai keadaan operasi enjin, fiuslaj dan komponen aeroangkasa kritikal yang lain.
Oleh kerana sifat kerapuhan seramik, pembangunan seramik fleksibel telah menjadi tumpuan penyelidikan utama. Untuk menangani perkara ini, sensor tekanan komposit seramik yang fleksibel telah dibangunkan menggunakan DLP AM, menggabungkan BaTiO3 dengan MWCNT dalam resin fotosensitif untuk mengoptimumkan prestasi dielektrik dan fleksibiliti mekanikal. Seperti yang ditunjukkan dalam rajah, struktur kepekatan-jam pasir berbentuk-direka bentuk untuk meningkatkan kepekaan. Analisis dan eksperimen elemen terhingga mengesahkan kepekaan linear yang lebih baik merentas julat tekanan yang luas, menunjukkan kebolehlaksanaan DLP dalam-penderia fleksibel berprestasi tinggi.
Rajah 3.(a) Penderia tekanan kapasitif fleksibel, (b) komposit piezoelektrik fleksibel dan skematik robot kecil.
Pemprosesan Pancaran Laser & Elektron
05 Kesimpulan
Pembuatan aditif seramik membolehkan penyesuaian sifat seramik seperti rintangan haba yang tinggi, kekonduksian haba yang rendah dan perisai elektromagnet yang sangat baik, menjadikannya sesuai untuk aplikasi aeroangkasa termasuk sistem komunikasi, radar dan perlindungan haba. Berbanding dengan pembuatan tradisional, AM menawarkan kelebihan ketara untuk komponen seramik yang kompleks, memberikan fleksibiliti reka bentuk yang lebih besar untuk mencipta geometri rumit dan struktur ringan. Ini amat berharga dalam aeroangkasa, di mana pengurangan berat boleh meningkatkan kecekapan dan prestasi bahan api dengan ketara.
AM juga menyokong penyepaduan komponen, menggabungkan berbilang fungsi-seperti integriti struktur, rintangan haba dan perisai elektromagnet-ke dalam satu bahagian, dengan itu mengurangkan bilangan komponen dan memudahkan pemasangan. Tambahan pula, teknologi ini membenarkan prototaip pantas dan pelarasan reka bentuk berdasarkan maklum balas prestasi.
