دراسة حالة: سخان PBN مخصص لأداة المختبر حتى 1600 درجة مئوية

مقدمة

تهدف Stanford Advanced Materials (SAM) إلى توفير حلول مواد متقدمة مخصصة للغاية لتلبية الاحتياجات المحددة لعملائنا، بغض النظر عما إذا كانت البوتقات أو القضبان أو المساحيق أو الأهداف أو غيرها من المواد المتخصصة. يمكن للعملاء تقديم مخططاتهم أو العمل مع فريق خبرائنا لإنشاء رسومات مخصصة، مما يضمن منتجات مخصصة بالفعل.

تعرض دراسة الحالة هذه كيف استفادت شركة SAM من مهارات التخصيص عالية المستوى لتصميم وبناء سخان PBN (نيتريد البورون النيتريد التحليلي الحراري)، المصمم خصيصًا لمتطلبات التسخين الدقيقة لأداة مختبرية، لتحقيق الأداء الأمثل للتسخين والموثوقية.

الخلفية

تُستخدم سخانات PBN على نطاق واسع في الأجهزة المختبرية ذات درجات الحرارة العالية بسبب مقاومتها الحرارية العالية وخمولها الكيميائي وعزلها ضد الكهرباء. ومع ذلك، وبسبب التصميمات المختلفة للأجهزة والظروف البيئية المختلفة، لا يمكن للمواد الجاهزة عمومًا تلبية جميع المتطلبات.

في هذه الحالة، احتاج العميل إلى سخان عالي الحرارة يمكنه تحمل ما يصل إلى 1600 درجة مئوية، مع دقة ممتازة في التحكم في درجة الحرارة، وترتيب طاقة مصمم خصيصًا بناءً على الظروف التجريبية الفريدة لجهازهم.

التحديات

• تطلبت المساحة المحدودة داخل الجهاز أبعاد وشكل دقيق للسخان

• احتاج السخان إلى قدرة تسخين متعددة المناطق لتلبية متطلبات درجات الحرارة المختلفة

• كان على تصميم الدائرة الكهربائية أن يوازن بين توزيع الطاقة والتحكم الدقيق في درجة الحرارة

• يجب أن يحافظ السخان على الأداء والثبات في ظل درجات الحرارة العالية والأجواء التفاعلية المحتملة

الحلول البديلة المدروسة

قبل الانتهاء من التصميم، تم تقييم العديد من الأساليب:

• الخيار 1: استخدام سخان PBN القياسي
  الإيجابيات: تسليم أسرع وتكلفة أقل.
  السلبيات: غير قادر على تلبية الحجم الدقيق ومتطلبات التسخين متعدد المناطق لأداة العميل.

• الخيار 2: سخان PBN مصمم خصيصًا (موصى به)
  الإيجابيات: مصممة بالكامل وفقًا لمواصفات العميل، وتدعم التحكم في درجة الحرارة متعدد المناطق، وتضمن الأداء الأمثل.
  السلبيات: مهلة تصنيع أطول وتكلفة أعلى مقارنةً بالمنتجات القياسية.

• الخيار 3: استخدام مواد بديلة مثل نيتريد الألومنيوم
  الإيجابيات: احتمال انخفاض تكلفة المواد.
  السلبيات: عدم كفاية الثبات الكيميائي والمقاومة الحرارية لبيئة تطبيق العميل.

بعد الدراسة، تم اختيار الخيار 2 لأنه يحقق أفضل توازن بين الأداء والتخصيص والموثوقية.

الحل

وصفت ليزا روس، مهندسة السيراميك الرئيسية في SAM، قائلةً: "لتلبية هذا المطلب المحدد، قمنا بتصميم حل سخان PBN مخصص. ومن خلال تحسين هندسة السخان وتصميم الدائرة، قمنا بتوفير توزيع طاقة متعدد المناطق مع تحكم دقيق في درجة الحرارة. وقد أتاح إدراج مادة PBN عالية النقاء، بالإضافة إلى أحدث عمليات التصنيع بتقنية CVD، ثبات السخان وعمره في التطبيقات التي تتسبب في التآكل ودرجات الحرارة العالية."

وشمل الحل

• هندسة السخان حسب الطلب: مصممة لتتناسب تمامًا مع معدات العميل، مما يؤدي إلى تحسين استخدام المساحة.

• تصميم تخطيط الدائرة: مصمم خصيصًا لتوفير توزيع طاقة متعدد المناطق والتحكم الدقيق في درجة الحرارة.

• مادة PBN عالية النقاء: ضمان الثبات والخمول الكيميائي في درجات الحرارة العالية.

• تكامل الواجهة الحرارية المزدوجة: لسهولة مراقبة درجة الحرارة والتحكم فيها أثناء التجارب.

النتائج وتعليقات العملاء

قال العميل: "يلبي سخان PBN المخصص جميع متطلباتنا بشكل مثالي. كان التركيب سهلاً، كما أن استقرار درجة الحرارة والتحكم فيها دقيقان. ومنذ تركيب السخان الجديد، تحسنت قابلية الاستنساخ وكفاءة تجاربنا بشكل كبير، وانخفضت الصيانة بشكل كبير، مما قلل من مخاطر الانقطاعات في اختباراتنا بشكل كبير. "

الخاتمة

يوضح هذا المثال قدرة Stanford Advanced Materials على توفير حلول مخصصة في المواد الخزفية المتقدمة. من خلال التصميم المرن والتصنيع الدقيق، تمكنت شركة SAM من توفير سخان PBN الذي أدى إلى تحسين أداء وموثوقية أداة المختبر الخاصة بالعميل بشكل كبير. سواءً كانت الأحجام أو التركيبات أو الهياكل المعقدة مطلوبة حسب الطلب، يمكن لشركة SAM تصميم حلول وفقًا لاحتياجاتك، مما يساعد على تعزيز قدرات البحث والتطوير والإنتاج لديك.

إذا كانت لديك متطلبات تخصيص خاصة، فمرحبًا بك في الاتصال بنا لإبلاغنا بم خططاتك أو متطلباتك الفنية، وسيقدم فريقنا المحترف خدمة تصميم مخصصة وقفة واحدة.