Katika warsha ya utengenezaji wa kabati za simu mahiri, ngozi za ndege, na kuta za pazia za ujenzi, kioo lainisahani ya aluminiinaweza kubadilishwa kuwa "ngozi smart" ambayo ni sugu kwa alama za vidole, inayostahimili mikwaruzo, na hata kubadilika rangi baada ya kuchakata kwa njia isiyoeleweka. Huu ni uchawi wa teknolojia ya matibabu ya uso wa alumini - kwa njia ya kimwili, kemikali, au ya kibaiolojia, "silaha za molekuli" mbalimbali za kazi hujengwa juu ya uso wa alumini, kuruhusu metali ya kawaida kuangaza uhai wa ajabu.
Kwa nini matibabu ya uso inahitajika?
Ingawa alumini inajulikana kama "chuma kisichoshika kutu", sifa zake za asili zina mapungufu makubwa matatu:
Hukumiwa na kutu: Katika mazingira yenye unyevunyevu, alumini humenyuka ikiwa na oksijeni na kutengeneza safu ya kinga ya oksidi ya alumini, lakini mazingira yenye asidi au alkali yanaweza kuharibu kizuizi hiki cha asili.
Upinzani duni wa kuvaa: Alumini safi ina ugumu wa HV15-20 pekee (chuma ina HV40-60), na mikwaruzo inaweza kutokea wakati wa msuguano wa kila siku.
Vizuizi vya urembo: Uso wa alumini ambao haujatibiwa ni mwepesi na hauna mng'ao, na hivyo kufanya iwe vigumu kukidhi mahitaji ya muundo wa hali ya juu.
Teknolojia ya matibabu ya uso inalenga kushughulikia maswala haya kwa kuunda mipako inayofanya kazi ya 0.1-500 μ m juu ya uso wa alumini, na kuipa sifa kama vile upinzani wa kutu, upinzani wa kuvaa na mapambo. Zaidi ya tani milioni 200 za alumini hufanyiwa matibabu ya uso duniani kote kila mwaka, na hivyo kutengeneza thamani ya uzalishaji ya zaidi ya dola bilioni 300 za Marekani.
Uchambuzi kamili wa teknolojia kuu za matibabu ya uso
Anodizing: Uchawi wa electrolysis huunda 'silaha'
Kanuni: Ingiza nyenzo za alumini katika elektroliti ya asidi ya sulfuriki na utengeneze safu ya kauri ya alumina ya 10-200 μ m juu ya uso baada ya kuwashwa na umeme.
Mambo muhimu ya kiufundi
Kutengeneza muundo wa sega la asali lenye ugumu wa hadi HV300 (ulioongezeka kwa mara 15)
Inaweza kutiwa rangi katika zaidi ya rangi 200 (kama vile gradient bluu kwa iPhone).
Upinzani wa kutu wa dawa ya chumvi hadi masaa 2000 (sahani ya alumini ya kawaida masaa 500 tu).
Kesi ya maombi
Anga: Matibabu ya ngozi ya fuselage ya Boeing 787 huboresha upinzani wa uzee wa UV kwa mara tatu.
Ukuta wa pazia la ujenzi: Paneli ya muundo wa Alucobond iliyotiwa mafuta na unene wa filamu ya 50 μ m, na maisha ya zaidi ya miaka 50.
Electroplating: Kuunganishwa kwa mpaka wa msalaba wa Mipako ya Metal
Kanuni: Kwa uwekaji wa elektroni, nikeli, chromium, bati na tabaka zingine za chuma hufunikwa kwenye uso wa alumini.
Mafanikio ya uvumbuzi:
Nanoelectroplating: Japan hutengeneza mipako nyembamba sana yenye unene wa 1 μ m tu ili kudumisha faida ya substrate nyepesi.
Uwekaji umeme wa mchanganyiko: Kuongeza chembe za almasi kwenye mchoro ili kuongeza ugumu hadi HV1000.
Ubadilishaji wa mazingira: Mchakato wa uwekaji umeme wa sianidi bila malipo hupunguza uzalishaji wa metali nzito kwa 90%.
Matukio ya maombi
Vipengee vya magari: Trei ya betri ya Tesla iliyobanwa na safu ya nikeli, yenye uwezo wa kustahimili halijoto ya juu hadi 800 ℃.
Bidhaa za elektroniki: MacBook shell iliyowekwa na safu ya shaba, conductivity ya mafuta kuboreshwa kwa 40%.
Micro arc oxidation (MAO): "tanuru ya atomiki" ya mipako ya kauri
Kanuni ya kiufundi: Chini ya uwanja wa umeme wa voltage ya juu, kutokwa kwa plasma huzalishwa kwenye uso wa alumini, na kutengeneza safu ya kauri ya 10-200 μ m.
Faida za utendaji:
Upinzani wa uvaaji: Kiwango cha uvaaji ni cha chini kama 5 × 10 ⁻⁷ mm ³/N · m (1/5 ya anodizing).
Utendaji wa insulation: voltage ya kuvunjika hadi 2000V/mm (mara 10 ya chuma).
Utangamano wa kibayolojia: umeidhinishwa kimatibabu kwa matumizi ya upandikizaji wa viungo bandia.
Maombi ya Frontier:
Vifaa vya matibabu: Ujerumani B Vyombo vya upasuaji vya Braun vimefungwa na MAO juu ya uso, na kiwango cha antibacterial cha 99.9%.
Insulation ya vyombo vya anga: NASA ilitengeneza Al ₂ O ∝ - TiO ₂ safu ya kauri yenye mchanganyiko, inayostahimili joto hadi 2000 ℃.
Filamu ya ubadilishaji wa kemikali: "ngao isiyoonekana" kwa utengenezaji wa kijani kibichi
Vipengele vya kiufundi: Hakuna haja ya umeme, toa filamu ya kinga katika suluhisho la joto la kawaida.
Mchakato wa kawaida:
Uongofu wa kromati: Ustahimilivu bora wa kutu, lakini kromiamu yenye hexavalent inasababisha kansa (iliyopigwa marufuku na Umoja wa Ulaya).
Ugeuzaji wa kromati ya Phosphate: suluhu mbadala isiyo na kromiamu na isiyo na mazingira, inayotumika kikamilifu katika mstari wa uzalishaji wa Ford.
Matibabu ya silane: Kubadilisha chumvi za chuma na molekuli za organosilane hupunguza gharama za matibabu ya maji machafu kwa 70%.
Mapinduzi mapya ya kiteknolojia yanayovuruga
Mipako ya Nano: ulinzi wa usahihi wa kiwango cha Masi
Mipako ya "biomimetic lotus leaf effect" iliyotengenezwa na Chuo Kikuu cha Harvard ina pembe ya mguso ya digrii 160 na matone ya maji hutoka kiotomatiki.Mipako ya nanoceramic ya BASF kutoka Ujerumani, yenye unene wa 200nm, inaweza kupinga athari ya mchanga na changarawe.
Mipako ya kujiponya: "kujitengeneza upya" kwa nyenzo
Kampuni ya Kansai Coatings nchini Japani imeunda mfumo wa kujiponya wa kapsule ndogo ndogo ambao hutoa mawakala wa ukarabati kwenye tovuti za mikwaruzo, kuruhusu urejeshaji wa saa 24.
Taasisi ya Sayansi ya Nyenzo na Teknolojia ya Hefei, Chuo cha Sayansi cha China, imeunda mipako inayojibu joto ambayo hujirekebisha kiotomatiki inapokabiliwa na joto.
Mipako yenye akili inayobadilisha rangi: uso unaoweza 'kufikiri'
Kioo cha kielektroniki cha Gentex kutoka Israeli, chenye upitishaji wa mwanga uliorekebishwa na voltage (1% -80%)
Teknolojia ya wino ya kielektroniki ya Merck kutoka Ujerumani inafanikisha ubadilishanaji thabiti wa mifumo ya uso kwenye bati za alumini.
Panorama ya maombi ya sekta
Elektroniki za watumiaji: onyesho la ufundi wa usahihi
Fremu ya mfululizo wa Huawei Mate inachukua mipako ya micro arc oxidation+PVD, yenye unene wa 0.6mm pekee.Sura ya Samsung Galaxy S24 Ultra hutumia filamu ya kaboni inayofanana na almasi (DLC) yenye ugumu wa HV900.
Magari Mapya ya Nishati: Kusawazisha Uzito Nyepesi na Usalama
Trei ya betri ya blade ya BYD inachukua mipako ya anodizing+epoxy resin, daraja la retardant UL94 V-0
Silaha ya chasi ya BMW iX imepakwa silane ya kauri, ambayo hupunguza uzito kwa 30% na inastahimili athari.
Ukuta wa Pazia la Usanifu: Usemi wa Kiteknolojia wa Urembo wa Mjini
Kuta za nje za Burj Khalifa huko Dubai zimefunikwa na fluorocarbon, na upinzani wa hali ya hewa wa hadi miaka 50.
Taji ya mnara wa Jengo la kituo cha Shanghai hutumia mipako ya kujisafisha ya photocatalysis ili kuondoa vumbi baada ya kunyesha kwa mvua.
Mwenendo na Changamoto za Baadaye
Mabadiliko ya Uzalishaji wa Kijani
Wakala wa ubadilishaji wa kibayolojia: kutumia dondoo za mimea kuchukua nafasi ya kemikali asilia
Matibabu ya plasma ya joto la chini: matumizi ya nishati yamepungua kwa 50%, hakuna kutokwa kwa maji machafu.
Ushirikiano wa kazi nyingi
Utafiti na maendeleo ya superhydrophobic, antibacterial, na conductive tatu katika mipako moja
Mipako ya elektroniki inayoweza kunyooshwa: inadumisha conductivity hata kwa kiwango cha kunyoosha cha 300%.
Maendeleo ya akili
Mipako iliyojumuishwa ya sensor: Ufuatiliaji wa wakati halisi wa hali ya afya ya nyenzo.
Mwangaza unaojibu rangi ya mipako: hurekebisha kiotomatiki kina cha rangi kulingana na ukubwa wa UV.
Muda wa kutuma: Apr-09-2025