Trong những hành lang yên tĩnh của các phòng thí nghiệm hiệu chuẩn, phòng sạch sản xuất chất bán dẫn và các phòng đo lường hàng không vũ trụ, một cuộc cách mạng thầm lặng đang diễn ra. Cuộc cách mạng này không chỉ được thúc đẩy bởi phần mềm hay cảm biến, mà còn bởi chính những vật liệu tạo nên nền tảng của việc đo lường. Đi đầu trong sự chuyển đổi này là các dụng cụ đo lường bằng gốm tiên tiến, bao gồm thước thẳng bằng gốm siêu ổn định và các dụng cụ hình hộp chữ nhật và hình vuông bằng silicon carbide (Si-SiC) có độ cứng vượt trội và độ chính xác cao. Đây không chỉ là những công cụ; chúng là những yếu tố mở ra một kỷ nguyên mới, nơi sự ổn định, khả năng lặp lại và tính trung hòa nhiệt là những yếu tố không thể thiếu.
Trong hơn nửa thế kỷ, đá granit đen thống trị ngành đo lường chính xác. Khả năng giảm chấn tự nhiên, độ giãn nở nhiệt thấp và độ phẳng tuyệt vời đã biến nó thành vật liệu được ưa chuộng cho các tấm bề mặt, thước vuông và các cạnh thẳng. Tuy nhiên, khi các ngành công nghiệp hướng tới dung sai dưới micromet và thậm chí là nanomet—đặc biệt là trong lĩnh vực in thạch bản bán dẫn, quang học vũ trụ và điện toán lượng tử—những hạn chế của đá granit ngày càng trở nên rõ ràng. Nó nặng, dễ bị sứt mẻ nhỏ khi tiếp xúc nhiều lần, và, bất chấp danh tiếng của nó, vẫn thể hiện sự biến dạng nhỏ về lâu dài dưới tải trọng hoặc sự dao động của môi trường.
Hãy cùng tìm hiểu về gốm kỹ thuật: không phải là loại gốm dễ vỡ như trong tưởng tượng thường ngày, mà là những vật liệu đặc, đồng nhất, hiệu năng cao được tạo ra dưới nhiệt độ và áp suất cực cao. Trong số đó, hai loại nổi bật cho các ứng dụng đo lường: alumina tinh khiết cao (Al₂O₃) và silicon carbide liên kết phản ứng (Si-SiC). Mặc dù cả hai đều mang lại những cải tiến vượt bậc so với các vật liệu truyền thống, nhưng chúng phục vụ các vai trò riêng biệt—và cùng nhau, chúng đại diện cho những gì tiên tiến nhất có thể đạt được trong đo lường kích thước.
Ví dụ, hãy xem thước thẳng bằng gốm dùng trong điều kiện khí nén. Được thiết kế để sử dụng với bàn trượt khí nén hoặc giao thoa kế quang học, dụng cụ này đòi hỏi độ thẳng gần như hoàn hảo, khối lượng tối thiểu và độ lệch nhiệt bằng không. Vật liệu gốc alumina.thước gốm— Được gia công phẳng và thẳng với độ chính xác ±0,5 µm trên chiều dài 500 mm và được đánh bóng đến độ nhám bề mặt dưới Ra 0,02 µm — mang lại chính xác điều đó. Mật độ thấp của chúng (~3,6 g/cm³) làm giảm quán tính trong các hệ thống đo động, trong khi tính chất không từ tính, không dẫn điện giúp loại bỏ nhiễu trong môi trường điện tử hoặc từ tính nhạy cảm. Trong các công cụ kiểm tra wafer hoặc thiết lập hiệu chuẩn máy theo dõi laser, nơi mà ngay cả một độ cong nhỏ cũng có thể làm sai lệch kết quả, thước thẳng bằng gốm cung cấp một tham chiếu ổn định, trơ, vẫn chính xác bất chấp sự thay đổi nhiệt độ và chu kỳ hoạt động.
Nhưng khi cần độ cứng và độ dẫn nhiệt tối ưu—chẳng hạn như trong việc căn chỉnh gương kính viễn vọng không gian hoặc đo lường khoang laser công suất cao—các kỹ sư sẽ chuyển sang sử dụng các linh kiện hình hộp chữ nhật và hình vuông bằng silicon carbide (Si-SiC) có độ chính xác cao. Si-SiC là một trong những vật liệu cứng nhất được biết đến, với mô đun Young vượt quá 400 GPa—gấp hơn ba lần so với thép—và độ dẫn nhiệt sánh ngang với nhôm. Quan trọng hơn, hệ số giãn nở nhiệt (CTE) của nó có thể được điều chỉnh để phù hợp với kính quang học hoặc tấm silicon, cho phép giãn nở chênh lệch gần bằng không trong các cụm lắp ráp lai. Một hình vuông Si-SiC được sử dụng làm tham chiếu chính trong công cụ khắc quang EUV không chỉ giữ được hình dạng của nó mà còn chủ động chống lại sự biến dạng do nhiệt cục bộ hoặc rung động.
Điều làm nên những thành tựu này không chỉ là vật liệu, mà còn là sự tinh thông trong chế tạo các dụng cụ đo bằng gốm sứ. Ví dụ, gia công chính xác Si-SiC đòi hỏi đá mài kim cương, nền tảng CNC siêu nhỏ và quy trình mài bóng nhiều giai đoạn được thực hiện trong môi trường kiểm soát nhiệt độ. Ngay cả ứng suất dư nhỏ do quá trình thiêu kết không đúng cách cũng có thể dẫn đến biến dạng sau gia công. Đó là lý do tại sao chỉ một số ít nhà sản xuất toàn cầu tích hợp tổng hợp vật liệu, tạo hình chính xác và đo lường cuối cùng dưới một mái nhà - một khả năng phân biệt các nhà sản xuất đạt tiêu chuẩn đo lường thực sự với các nhà cung cấp gốm sứ thông thường.
Tại TẬP ĐOÀN SẢN XUẤT THÔNG MINH ZHONGHUI (JINAN) (ZHHIMG), sự tích hợp theo chiều dọc này là trọng tâm trong sứ mệnh của chúng tôi. Các dụng cụ đo bằng gốm sứ của chúng tôi—bao gồm các mẫu thước thẳng bằng gốm sứ được chứng nhận theo tiêu chuẩn DIN 874 Loại AA và các vật mẫu hình hộp chữ nhật và hình vuông bằng silicon carbide (Si-Si-C) độ chính xác cao có thể truy xuất nguồn gốc theo tiêu chuẩn PTB và NIST—được sản xuất trong phòng sạch ISO Loại 7 bằng các quy trình thiêu kết và hoàn thiện độc quyền. Mỗi linh kiện đều trải qua quá trình kiểm định giao thoa đầy đủ, xác minh dung sai hình học (độ phẳng, độ song song, độ vuông góc) bằng máy đo tọa độ (CMM) và kiểm tra tính toàn vẹn bề mặt trước khi xuất xưởng. Kết quả là một vật mẫu đạt tiêu chuẩn tham chiếu, không chỉ đáp ứng các thông số kỹ thuật mà còn vượt trội hơn một cách nhất quán giữa các lô hàng.
Nhu cầu về hiệu năng như vậy đang tăng vọt. Trong sản xuất chất bán dẫn, các hệ thống quang khắc EUV và độ phân giải cao (high-NA) yêu cầu các cấu trúc căn chỉnh ổn định trong phạm vi vài chục nanomet trên khoảng cách mét – điều không thể thực hiện được nếu thiếu sự kết hợp nhiệt-cơ học của Si-SiC. Trong ngành hàng không vũ trụ, các bệ quang học vệ tinh được chế tạo bằng các vật liệu tham chiếu gốm đảm bảo sự ổn định trên quỹ đạo bất chấp chu kỳ nhiệt khắc nghiệt. Ngay cả trong các lĩnh vực mới nổi như phát hiện sóng hấp dẫn hoặc phát triển đồng hồ nguyên tử, nơi độ ổn định ở mức picomet là rất quan trọng, các vật dụng đo lường bằng gốm và Si-SiC đang trở nên không thể thiếu.
Điều quan trọng là, những công cụ này cũng giải quyết vấn đề tính bền vững và tổng chi phí sở hữu. Mặc dù khoản đầu tư ban đầu vào một khối hộp chữ nhật bằng silicon carbide độ chính xác cao có thể vượt quá khoản đầu tư vào một khối tương đương bằng đá granit, nhưng tuổi thọ của nó có thể dài hơn từ 5 đến 10 lần trong môi trường sử dụng cường độ cao. Nó không cần bôi dầu, chống lại tất cả các dung môi và plasma thông thường, và không bao giờ cần hiệu chuẩn lại do hấp thụ độ ẩm - không giống như gang hoặc thậm chí một số loại đá granit. Đối với các nhà quản lý chất lượng hoạt động theo tiêu chuẩn AS9100, ISO 13485 hoặc SEMI, độ tin cậy này trực tiếp dẫn đến giảm thời gian ngừng hoạt động, ít phát hiện lỗi hơn trong quá trình kiểm toán và tăng sự tin tưởng của khách hàng.
Hơn nữa, vẻ đẹp thẩm mỹ và tính năng vượt trội của những dụng cụ này cũng không nên bị bỏ qua. Một thước vuông Si-SiC được đánh bóng sáng loáng như kim loại nhưng lại nhẹ hơn thép. Một thước thẳng bằng gốm chắc chắn nhưng lại dễ dàng nâng lên – lý tưởng cho việc kiểm tra thủ công trong không gian chật hẹp. Những đặc tính hướng đến người dùng này rất quan trọng trong các phòng thí nghiệm thực tế, nơi tính tiện dụng và dễ sử dụng ảnh hưởng đến quy trình làm việc hàng ngày.
Vậy, liệu các dụng cụ đo bằng gốm sứ có đang định nghĩa lại độ chính xác cực cao? Câu trả lời nằm ở dữ liệu—và ở danh sách ngày càng tăng của các nhà lãnh đạo toàn cầu hiện đang sử dụng chúng làm tiêu chuẩn. Từ các viện đo lường quốc gia xác nhận các tiêu chuẩn chiều dài thế hệ tiếp theo đến các nhà cung cấp cấp 1 chứng nhận các bộ phận hệ thống truyền động xe điện, sự thay đổi là rõ ràng: khi cần giảm thiểu sự không chắc chắn, các kỹ sư tin tưởng vào gốm sứ kỹ thuật.
Và khi các ngành công nghiệp tiếp tục tiến bước không ngừng nghỉ hướng tới sự kiểm soát ở cấp độ nguyên tử, một sự thật trở nên không thể phủ nhận: tương lai của phép đo sẽ không được khắc từ đá hay đúc bằng kim loại. Nó sẽ được nung kết, mài và đánh bóng trong gốm sứ—và cacbua silic.
CÔNG TY TNHH SẢN XUẤT THÔNG MINH TRẠNG HẢI (TẠT NAM) (ZHHIMG) là một nhà tiên phong được công nhận toàn cầu trong các giải pháp đo lường siêu chính xác bằng gốm và silicon carbide. Chuyên về các dụng cụ đo lường bằng gốm, thước thẳng bằng gốm và các linh kiện hình hộp chữ nhật và hình vuông bằng silicon carbide (Si-SiC) độ chính xác cao, ZHHIMG cung cấp các sản phẩm đạt tiêu chuẩn phòng thí nghiệm, được chứng nhận đầy đủ cho các ứng dụng bán dẫn, hàng không vũ trụ, quốc phòng và nghiên cứu khoa học. Được hỗ trợ bởi các chứng nhận ISO 9001, ISO 14001 và CE, sản phẩm của chúng tôi được các doanh nghiệp công nghệ hàng đầu trên toàn thế giới tin dùng. Khám phá danh mục sản phẩm đo lường tiên tiến của chúng tôi tại [liên kết].www.zhhimg.com.
Thời gian đăng bài: 05/12/2025