Precisieplatforms van graniet hebben met hun hoge stijfheid, lage uitzettingscoëfficiënt, uitstekende dempingseigenschappen en natuurlijke antimagnetische eigenschappen een onmisbare toepassingswaarde in de high-end productie en in wetenschappelijk onderzoek, waar precisie en stabiliteit hoog in het vaandel staan. Hieronder volgen de belangrijkste toepassingsscenario's en technische voordelen:
I. Gebied van ultraprecieze verwerkingsapparatuur
Apparatuur voor de productie van halfgeleiders
Toepassingsscenario's: Werkstuktafel van lithografiemachine, basis van wafer-blokjesmachine, positioneringsplatform voor verpakkingsapparatuur.
Technische waarde:
De thermische uitzettingscoëfficiënt van graniet bedraagt slechts (0,5-1,0) ×10⁻⁶/℃, waardoor de temperatuurschommelingen tijdens de nanoschaalbelichting van de lithografiemachine kunnen worden weerstaan (verplaatsingsfout < 0,1 nm in een omgeving van ±0,1℃).
De interne microporiënstructuur vormt een natuurlijke demping (dempingsverhouding 0,05 tot 0,1), waardoor de trillingen (amplitude < 2 μm) tijdens het snijden op hoge snelheid door de snijmachine worden onderdrukt en wordt gegarandeerd dat de randruwheid Ra van de wafersnede kleiner is dan 1 μm.
2. Precisieslijpmachines en coördinatenmeetmachines (CMM)
Toepassingsgeval:
De basis van de driecoördinatenmeetmachine bestaat uit een integrale granieten structuur met een vlakheid van ±0,5 μm/m. In combinatie met de zwevende geleiderail bereikt deze een bewegingsnauwkeurigheid op nanoniveau (herhaalde positioneringsnauwkeurigheid ±0,1 μm).
De werktafel van de optische slijpmachine bestaat uit een composietstructuur van graniet en zilverstaal. Bij het slijpen van K9-glas is de oppervlaktegolving minder dan λ/20 (λ = 632,8 nm), wat voldoet aan de ultragladde verwerkingsvereisten van laserlenzen.
Ii. Gebied van optica en fotonica
Astronomische telescopen en lasersystemen
Typische toepassingen:
Het ondersteuningsplatform van het reflectieoppervlak van de grote radiotelescoop heeft een honingraatstructuur van graniet. Deze structuur is licht in eigen gewicht (dichtheid 2,7 g/cm³) en heeft een hoge weerstand tegen windtrillingen (vervorming < 50 μm bij een wind van 10 windrichtingen).
Het optische platform van de laserinterferometer is gemaakt van microporeus graniet. De reflector is bevestigd door middel van vacuümadsorptie, met een vlakheidsfout van minder dan 5 nm, wat de stabiliteit van ultraprecieze optische experimenten zoals gravitatiegolfdetectie garandeert.
2. Precieze optische componentverwerking
Technische voordelen:
De magnetische permeabiliteit en elektrische geleidbaarheid van het granieten platform zijn nagenoeg nul, waardoor elektromagnetische interferentie geen invloed heeft op precisieprocessen zoals ionenbundelpolijsten (IBF) en magnetorheologisch polijsten (MRF). De PV-waarde van de oppervlaktevormnauwkeurigheid van de bewerkte asfische lens kan λ/100 bereiken.
Iii. Lucht- en ruimtevaart- en precisie-inspectie
Inspectieplatform voor luchtvaartcomponenten
Toepassingsscenario's: Driedimensionale inspectie van vliegtuigbladen, meting van vorm- en positietoleranties van structurele componenten van aluminiumlegeringen in de luchtvaart.
Belangrijkste prestaties:
Het oppervlak van het granieten platform wordt behandeld met elektrolytische corrosie om fijne patronen te vormen (met een ruwheid van Ra 0,4-0,8 μm), die geschikt zijn voor uiterst precieze triggerprobes. De fout bij het detecteren van het bladprofiel is kleiner dan 5 μm.
Het kan een belasting van meer dan 200 kg aan luchtvaartcomponenten weerstaan en de vlakheidsverandering na langdurig gebruik bedraagt minder dan 2 μm/m. Daarmee voldoet het aan de nauwkeurigheidsvereisten van Klasse 10 in de lucht- en ruimtevaartindustrie.
2. Kalibratie van traagheidsnavigatiecomponenten
Technische vereisten: Statische kalibratie van traagheidsapparaten zoals gyroscopen en accelerometers vereist een uiterst stabiel referentieplatform.
Oplossing: Het granieten platform wordt gecombineerd met een actief trillingsisolatiesysteem (eigenfrequentie < 1 Hz), waardoor een zeer nauwkeurige kalibratie van de nulpuntsverschuivingsstabiliteit van traagheidscomponenten < 0,01°/u in een omgeving met trillingsversnelling < 1×10⁻⁴g wordt bereikt.
Iv. Nanotechnologie en biomedische wetenschappen
Scanning probe microscoop (SPM) platform
Kernfunctie: Omdat het de basis vormt voor atoomkrachtmicroscopie (AFM) en scanning tunneling microscopie (STM), moet het geïsoleerd worden van omgevingsvibraties en thermische drift.
Prestatie-indicatoren:
Het granieten platform kan, in combinatie met pneumatische trillingsisolerende poten, de transmissiesnelheid van externe trillingen (1-100 Hz) terugbrengen tot minder dan 5%. Zo wordt een beeldvorming op atomair niveau van AFM in de atmosferische omgeving verkregen (resolutie < 0,1 nm).
De temperatuurgevoeligheid bedraagt minder dan 0,05 μm/℃, wat voldoet aan de vereisten voor nanoschaalobservatie van biologische monsters in een omgeving met constante temperatuur (37℃ ± 0,1℃).
2. Biochip-verpakkingsapparatuur
Toepassing: Het uiterst nauwkeurige uitlijningsplatform voor DNA-sequentiechips maakt gebruik van luchtzwevende geleiderails van graniet, met een positioneringsnauwkeurigheid van ±0,5 μm, waardoor een submicronverbinding tussen het microfluïdische kanaal en de detectie-elektrode wordt gegarandeerd.
V. Opkomende toepassingsscenario's
Basis voor kwantumcomputerapparatuur
Technische uitdagingen: Qubitmanipulatie vereist extreem lage temperaturen (mK-niveau) en een uiterst stabiele mechanische omgeving.
Oplossing: Graniet heeft een extreem lage thermische uitzettingseigenschap (uitzettingssnelheid < 1 ppm van -200℃ tot kamertemperatuur) en kan daardoor de krimpkarakteristieken van supergeleidende magneten met ultralage temperaturen evenaren. Hierdoor wordt de uitlijningsnauwkeurigheid tijdens het verpakken van quantumchips gewaarborgd.
2. Elektronenbundellithografie (EBL)-systeem
Belangrijkste prestatie: De isolerende eigenschappen van het granieten platform (resistiviteit > 10¹³Ω · m) voorkomen verstrooiing van elektronenbundels. In combinatie met de elektrostatische spindelaandrijving wordt een uiterst nauwkeurige lithografiepatroonregistratie met een nanoschaallijnbreedte (< 10 nm) bereikt.
Samenvatting
De toepassing van granieten precisieplatformen is uitgebreid van traditionele precisiemachines tot geavanceerde gebieden zoals nanotechnologie, kwantumfysica en biomedische technologie. De kerncompetentie ligt in de nauwe koppeling van materiaaleigenschappen en technische vereisten. In de toekomst, met de integratie van composietversterkingstechnologieën (zoals grafeen-graniet nanocomposieten) en intelligente sensortechnologieën, zullen granieten platformen een doorbraak maken op het gebied van nauwkeurigheid op atomair niveau, stabiliteit in het volledige temperatuurbereik en multifunctionele integratie, en de belangrijkste basiscomponenten worden die de volgende generatie ultraprecieze productie ondersteunen.
Geplaatst op: 28 mei 2025