پلتفرم‌های دقیق گرانیتی، با استحکام بالا، ضریب انبساط کم، عملکرد میرایی عالی و خواص ضد مغناطیسی طبیعی، ارزش کاربردی غیرقابل جایگزینی در زمینه‌های تولیدی سطح بالا و تحقیقات علمی دارند که در آن‌ها دقت و پایداری بسیار مورد نیاز است. موارد زیر سناریوهای کاربردی اصلی و مزایای فنی آن هستند:
I. حوزه تجهیزات پردازش فوق دقیق
تجهیزات تولید نیمه هادی
سناریوهای کاربردی: میز قطعه کار دستگاه لیتوگرافی، پایه دستگاه برش ویفر، سکوی موقعیت‌یابی تجهیزات بسته‌بندی.
ارزش فنی:
ضریب انبساط حرارتی گرانیت تنها (0.5-1.0) × 10⁻⁶/℃ است که می‌تواند در برابر نوسان دما در طول قرار گرفتن در معرض نانومقیاس دستگاه لیتوگرافی مقاومت کند (خطای جابجایی <0.1nm در محیطی با دمای ±0.1℃).
ساختار میکرومنفذ داخلی، یک میرایی طبیعی (نسبت میرایی 0.05 تا 0.1) ایجاد می‌کند که ارتعاش (با دامنه کمتر از 2 میکرومتر) را در طول برش پرسرعت توسط دستگاه برش خردکن، سرکوب می‌کند و تضمین می‌کند که زبری لبه Ra برش ویفر کمتر از 1 میکرومتر باشد.
۲. ماشین‌های سنگ‌زنی دقیق و ماشین‌های اندازه‌گیری مختصات (CMM)
مورد کاربرد:
پایه دستگاه اندازه‌گیری سه‌بعدی از یک ساختار گرانیتی یکپارچه با صافی ±0.5μm/m ساخته شده است. این ساختار در ترکیب با ریل راهنمای شناور هوا، به دقت حرکتی در سطح نانو (دقت موقعیت‌یابی تکراری ±0.1μm) دست می‌یابد.
میز کار دستگاه سنگ‌زنی نوری از ساختار کامپوزیتی گرانیت و فولاد نقره‌ای ساخته شده است. هنگام سنگ‌زنی شیشه K9، موج سطحی کمتر از λ/20 (λ=632.8nm) است که الزامات پردازش فوق‌العاده صاف لنزهای لیزر را برآورده می‌کند.
دوم. رشته اپتیک و فوتونیک
تلسکوپ‌های نجومی و سیستم‌های لیزری
کاربردهای معمول:
سکوی نگهدارنده سطح بازتاب تلسکوپ رادیویی بزرگ، از ساختار لانه زنبوری گرانیتی بهره می‌برد که وزن سبکی دارد (چگالی ۲.۷ گرم بر سانتی‌متر مکعب) و در برابر لرزش باد مقاومت بالایی دارد (تغییر شکل کمتر از ۵۰ میکرومتر تحت باد با سرعت ۱۰ درجه).
پلتفرم نوری تداخل‌سنج لیزری از گرانیت ریز متخلخل استفاده می‌کند. بازتابنده با جذب در خلاء ثابت شده است و خطای مسطح بودن آن کمتر از 5 نانومتر است که پایداری آزمایش‌های نوری فوق دقیق مانند تشخیص امواج گرانشی را تضمین می‌کند.
۲. پردازش دقیق قطعات نوری
مزایای فنی:
نفوذپذیری مغناطیسی و رسانایی الکتریکی سکوی گرانیتی نزدیک به صفر است و از تأثیر تداخل الکترومغناطیسی بر فرآیندهای دقیق مانند پرداخت پرتو یونی (IBF) و پرداخت مغناطیسی-رئولوژیکی (MRF) جلوگیری می‌کند. مقدار PV دقت شکل سطح لنز آسفیکال پردازش شده می‌تواند به λ/100 برسد.
III. بازرسی هوافضا و دقیق
سکوی بازرسی قطعات هوانوردی
سناریوهای کاربردی: بازرسی سه‌بعدی پره‌های هواپیما، اندازه‌گیری تلرانس‌های شکل و موقعیت اجزای سازه‌ای آلیاژ آلومینیوم هوانوردی.
عملکرد کلیدی:
سطح سکوی گرانیتی با خوردگی الکترولیتی پوشش داده شده تا الگوهای ظریفی (با زبری Ra 0.4-0.8μm) ایجاد کند که برای پروب‌های ماشه با دقت بالا مناسب است و خطای تشخیص پروفیل تیغه کمتر از 5μm است.
این ماده می‌تواند بار بیش از ۲۰۰ کیلوگرم از اجزای هوانوردی را تحمل کند و تغییر صافی آن پس از استفاده طولانی مدت کمتر از ۲ میکرومتر بر متر است که الزامات تعمیر و نگهداری دقیق درجه ۱۰ در صنعت هوافضا را برآورده می‌کند.
۲. کالیبراسیون اجزای ناوبری اینرسی
الزامات فنی: کالیبراسیون استاتیک دستگاه‌های اینرسی مانند ژیروسکوپ‌ها و شتاب‌سنج‌ها به یک پلتفرم مرجع فوق پایدار نیاز دارد.
راه حل: پلتفرم گرانیتی با یک سیستم ایزولاسیون ارتعاش فعال (فرکانس طبیعی < 1Hz) ترکیب شده است که به کالیبراسیون با دقت بالا از پایداری صفر-آفست اجزای اینرسی < 0.01°/h در محیطی با شتاب ارتعاش < 1×10⁻⁴g دست می‌یابد.
چهارم. نانوفناوری و زیست‌پزشکی
پلتفرم میکروسکوپ پروبی روبشی (SPM)
عملکرد اصلی: به عنوان پایه میکروسکوپ نیروی اتمی (AFM) و میکروسکوپ تونلی روبشی (STM)، باید از ارتعاشات محیطی و رانش حرارتی جدا شود.
شاخص‌های عملکرد:
پلتفرم گرانیتی، در ترکیب با پایه‌های ایزولاسیون ارتعاش پنوماتیک، می‌تواند نرخ انتقال ارتعاشات خارجی (1-100 هرتز) را به کمتر از 5 درصد کاهش دهد و به تصویربرداری در سطح اتمی از AFM در محیط جوی (وضوح <0.1 نانومتر) دست یابد.
حساسیت دمایی کمتر از 0.05μm/℃ است که الزامات مشاهده نمونه‌های بیولوژیکی در مقیاس نانو را در محیطی با دمای ثابت (37℃±0.1℃) برآورده می‌کند.
۲. تجهیزات بسته‌بندی بیوشیمی
مورد کاربرد: پلتفرم هم‌ترازی با دقت بالا برای تراشه‌های توالی‌یابی DNA، از ریل‌های راهنمای گرانیتی شناور در هوا با دقت موقعیت‌یابی ±0.5μm استفاده می‌کند که اتصال زیر میکرونی بین کانال میکروفلوئیدیک و الکترود تشخیص را تضمین می‌کند.
V. سناریوهای کاربردی نوظهور
پایگاه تجهیزات محاسبات کوانتومی
چالش‌های فنی: دستکاری کیوبیت به دمای بسیار پایین (سطح mK) و یک محیط مکانیکی فوق‌العاده پایدار نیاز دارد.
راه حل: خاصیت انبساط حرارتی بسیار پایین گرانیت (نرخ انبساط <1ppm از -200 ℃ تا دمای اتاق) می‌تواند با ویژگی‌های انقباض آهنرباهای ابررسانا در دمای بسیار پایین مطابقت داشته باشد و دقت ترازبندی را در طول بسته‌بندی تراشه‌های کوانتومی تضمین کند.
۲. سیستم لیتوگرافی پرتو الکترونی (EBL)
عملکرد کلیدی: خاصیت عایق‌بندی پلتفرم گرانیتی (مقاومت ویژه > 10¹³Ω · m) از پراکندگی پرتو الکترونی جلوگیری می‌کند. این ویژگی در ترکیب با درایو اسپیندل الکترواستاتیک، به نوشتن الگوی لیتوگرافی با دقت بالا با پهنای خط در مقیاس نانو (< 10nm) دست می‌یابد.
خلاصه
کاربرد پلتفرم‌های دقیق گرانیتی از ماشین‌آلات دقیق سنتی به حوزه‌های پیشرفته‌ای مانند فناوری نانو، فیزیک کوانتومی و زیست‌پزشکی گسترش یافته است. رقابت‌پذیری اصلی آن در پیوند عمیق خواص مواد و الزامات مهندسی نهفته است. در آینده، با ادغام فناوری‌های تقویت کامپوزیت (مانند نانوکامپوزیت‌های گرافن-گرانیت) و فناوری‌های حسگر هوشمند، پلتفرم‌های گرانیتی در جهت دقت در سطح اتمی، پایداری در محدوده دمایی کامل و ادغام چندمنظوره پیشرفت خواهند کرد و به اجزای اصلی پشتیبانی‌کننده نسل بعدی تولید فوق دقیق تبدیل می‌شوند.
زمان ارسال: ۲۸ مه ۲۰۲۵