Nền tảng chính xác bằng đá granit, với độ cứng cao, hệ số giãn nở thấp, hiệu suất giảm chấn tuyệt vời và tính chất chống từ tự nhiên, có giá trị ứng dụng không thể thay thế trong các lĩnh vực sản xuất cao cấp và nghiên cứu khoa học, nơi độ chính xác và độ ổn định được yêu cầu cao. Sau đây là các tình huống ứng dụng cốt lõi và lợi thế kỹ thuật của nó:
I. Lĩnh vực thiết bị gia công siêu chính xác
Thiết bị sản xuất chất bán dẫn
Các tình huống ứng dụng: Bàn làm việc của máy in thạch bản, đế máy cắt lát wafer, nền tảng định vị thiết bị đóng gói.
Giá trị kỹ thuật:
Hệ số giãn nở nhiệt của đá granit chỉ là (0,5-1,0) ×10⁻⁶/℃, có thể chống lại sự biến động nhiệt độ trong quá trình tiếp xúc ở cấp độ nano của máy quang khắc (sai số dịch chuyển < 0,1nm trong môi trường ±0,1℃).
Cấu trúc lỗ rỗng siêu nhỏ bên trong tạo ra khả năng giảm chấn tự nhiên (tỷ lệ giảm chấn 0,05 đến 0,1), ngăn chặn rung động (biên độ < 2μm) trong quá trình cắt tốc độ cao bằng máy cắt hạt lựu và đảm bảo độ nhám cạnh Ra của phần cắt wafer nhỏ hơn 1μm.
2. Máy mài chính xác và máy đo tọa độ (CMM)
Trường hợp áp dụng:
Đế máy đo ba tọa độ sử dụng cấu trúc đá granit nguyên khối, độ phẳng ±0,5μm/m. Kết hợp với thanh dẫn hướng nổi trên không, đạt được độ chính xác chuyển động ở cấp độ nano (độ chính xác định vị lặp lại ±0,1μm).
Bàn làm việc của máy mài quang học sử dụng kết cấu hỗn hợp của đá granit và thép bạc. Khi mài kính K9, độ gợn sóng bề mặt nhỏ hơn λ/20 (λ=632,8nm), đáp ứng yêu cầu gia công siêu mịn của thấu kính laser.
Ii. Lĩnh vực quang học và photonic
Kính thiên văn và hệ thống laser
Ứng dụng tiêu biểu:
Nền tảng hỗ trợ bề mặt phản xạ của kính thiên văn vô tuyến lớn sử dụng cấu trúc tổ ong bằng đá granit, có trọng lượng riêng nhẹ (mật độ 2,7g/cm³) và có khả năng chống rung gió mạnh (biến dạng < 50μm trong điều kiện gió cấp 10).
Nền tảng quang học của máy giao thoa kế laser sử dụng đá granit xốp siêu nhỏ. Bộ phản xạ được cố định bằng hấp phụ chân không, với sai số phẳng nhỏ hơn 5nm, đảm bảo tính ổn định của các thí nghiệm quang học siêu chính xác như phát hiện sóng hấp dẫn.
2. Xử lý linh kiện quang học chính xác
Ưu điểm kỹ thuật:
Độ từ thẩm và độ dẫn điện của bệ đá granit gần bằng không, tránh được ảnh hưởng của nhiễu điện từ đối với các quy trình chính xác như đánh bóng chùm ion (IBF) và đánh bóng từ lưu biến (MRF). Giá trị độ chính xác hình dạng bề mặt của thấu kính phi cầu được xử lý có thể đạt tới λ/100.
Iii. Hàng không vũ trụ và Kiểm tra độ chính xác
Nền tảng kiểm tra thành phần hàng không
Các tình huống ứng dụng: Kiểm tra ba chiều cánh máy bay, đo dung sai hình dạng và vị trí của các thành phần kết cấu hợp kim nhôm hàng không.
Hiệu suất chính:
Bề mặt bệ đá granit được xử lý bằng phương pháp ăn mòn điện phân tạo thành các hoa văn mịn (độ nhám Ra 0,4-0,8μm), thích hợp cho các đầu dò kích hoạt có độ chính xác cao và sai số phát hiện biên dạng lưỡi dao nhỏ hơn 5μm.
Nó có thể chịu được tải trọng hơn 200kg các thành phần hàng không và độ phẳng thay đổi sau thời gian dài sử dụng nhỏ hơn 2μm/m, đáp ứng yêu cầu bảo trì chính xác cấp 10 trong ngành hàng không vũ trụ.
2. Hiệu chuẩn các thành phần dẫn đường quán tính
Yêu cầu kỹ thuật: Hiệu chuẩn tĩnh các thiết bị quán tính như con quay hồi chuyển và máy đo gia tốc đòi hỏi một nền tảng tham chiếu cực kỳ ổn định.
Giải pháp: Nền tảng đá granit được kết hợp với hệ thống cách ly rung động chủ động (tần số tự nhiên < 1Hz), đạt được hiệu chuẩn có độ chính xác cao về độ ổn định lệch số không của các thành phần quán tính < 0,01°/h trong môi trường có gia tốc rung động < 1×10⁻⁴g.
Iv. Công nghệ nano và Y sinh học
Nền tảng kính hiển vi quét thăm dò (SPM)
Chức năng cốt lõi: Là cơ sở cho kính hiển vi lực nguyên tử (AFM) và kính hiển vi quét đường hầm (STM), nó cần được cách ly khỏi các rung động môi trường và trôi nhiệt.
Chỉ số hiệu suất:
Nền tảng đá granit, kết hợp với chân cách ly rung động bằng khí nén, có thể giảm tốc độ truyền rung động bên ngoài (1-100Hz) xuống dưới 5%, đạt được hình ảnh AFM ở cấp độ nguyên tử trong môi trường khí quyển (độ phân giải < 0,1nm).
Độ nhạy nhiệt độ nhỏ hơn 0,05μm/℃, đáp ứng yêu cầu quan sát mẫu sinh học ở quy mô nano trong môi trường nhiệt độ không đổi (37℃±0,1℃).
2. Thiết bị đóng gói Biochip
Trường hợp ứng dụng: Nền tảng căn chỉnh có độ chính xác cao cho chip giải trình tự DNA sử dụng thanh dẫn hướng nổi trên không bằng đá granit, với độ chính xác định vị là ±0,5μm, đảm bảo liên kết dưới micron giữa kênh vi lưu và điện cực phát hiện.
V. Các kịch bản ứng dụng mới nổi
Cơ sở thiết bị máy tính lượng tử
Thách thức kỹ thuật: Việc điều khiển Qubit đòi hỏi nhiệt độ cực thấp (mức mK) và môi trường cơ học cực kỳ ổn định.
Giải pháp: Tính chất giãn nở nhiệt cực thấp của đá granit (tốc độ giãn nở < 1ppm từ -200℃ đến nhiệt độ phòng) có thể phù hợp với đặc tính co lại của nam châm siêu dẫn nhiệt độ cực thấp, đảm bảo độ chính xác của căn chỉnh trong quá trình đóng gói chip lượng tử.
2. Hệ thống quang khắc chùm tia điện tử (EBL)
Hiệu suất chính: Tính chất cách điện của bệ đá granit (điện trở suất > 10¹³Ω · m) ngăn chặn sự tán xạ chùm tia điện tử. Kết hợp với bộ truyền động trục chính tĩnh điện, đạt được khả năng viết hoa văn thạch bản có độ chính xác cao với chiều rộng đường nano (< 10nm).
Bản tóm tắt
Ứng dụng của nền tảng chính xác bằng đá granit đã mở rộng từ máy móc chính xác truyền thống sang các lĩnh vực tiên tiến như công nghệ nano, vật lý lượng tử và y sinh học. Khả năng cạnh tranh cốt lõi của nó nằm ở sự kết hợp sâu sắc giữa các đặc tính vật liệu và yêu cầu kỹ thuật. Trong tương lai, với sự tích hợp của các công nghệ gia cố composite (như nanocomposite graphene-granit) và các công nghệ cảm biến thông minh, nền tảng đá granit sẽ đột phá theo hướng độ chính xác ở cấp độ nguyên tử, độ ổn định trong phạm vi nhiệt độ đầy đủ và tích hợp đa chức năng, trở thành các thành phần cơ bản cốt lõi hỗ trợ cho thế hệ sản xuất siêu chính xác tiếp theo.
Thời gian đăng: 28-05-2025