Inom området ultraprecisionsrörelsekontroll är prestandan hos en luftflottörs ultraprecisionsrörelsemodul starkt beroende av dess basegenskaper. Granitprecisionsbas och keramisk bas är två högprofilerade alternativ, och båda har unika fördelar. Det finns uppenbara skillnader i stabilitet, noggrannhet, hållbarhet och andra viktiga dimensioner.
Stabilitet: naturlig kompakthet kontra artificiell precision
Granit bildas efter en lång geologisk tid, den inre strukturen är tät och enhetlig, och mineraler som kvarts och fältspat är nära sammanflätade. Vid extern störning, såsom vibrationer orsakade av drift av stor utrustning i verkstaden, kan granitbasen effektivt blockera och dämpa med sin komplexa kristallstruktur, vilket kan minska vibrationsamplituden hos ultraprecisionsrörelsemodulen som överförs till luftflottören med mer än 80%, vilket ger en stabil driftsbas för modulen för att säkerställa att den rör sig smidigt under högprecisionsbehandling eller detektering.
Den keramiska basen tillverkas genom en avancerad syntetisk process, och dess interna strukturella enhetlighet är också utmärkt. Mikrostrukturen hos vissa högpresterande keramiska material är nästan perfekt, vilket kan skapa en effektiv dämpande effekt på vibrationer. I viss optisk inspektionsutrustning som är extremt känslig för vibrationer kan den keramiska basen undertrycka vibrationsstörningar inom ett mycket litet område för att säkerställa hög precisionsrörelsen hos luftflötets ultraprecisionsrörelsemodul, men som svar på storskaliga och högintensiva vibrationer är dess totala stabilitet något sämre än granitbasens.
Noggrannhetsbibehållande: den naturliga fördelen med låg expansion och det artificiella undret med hög temperaturstabilitet
Granit är känt för sin mycket låga värmeutvidgningskoefficient, vanligtvis 5–7 × 10⁻⁶/℃. I temperaturfluktuationer förändras storleken på granitbasen väldigt lite. Inom astronomi används till exempel ultraprecisionsrörelsemodulen för finjustering av teleskoplinsen tillsammans med granitbasen. Även i miljöer där temperaturskillnaden mellan dag och natt är betydande kan den säkerställa att linsens positioneringsnoggrannhet bibehålls på submikronnivå, vilket hjälper astronomer att fånga subtila förändringar hos avlägsna himlakroppar.
Keramiska material presterar också bra i högtemperaturstabilitet och låg expansionsegenskaper, och värmeutvidgningskoefficienten för vissa specialkeramer kan till och med vara så låg som nära noll. Under hög temperatur eller snabba temperaturförändringar kan den keramiska basen bibehålla en stabil storlek för att säkerställa att rörelsenoggrannheten hos ultraprecisionsrörelsemodulen i luftflottören inte påverkas. I litografiprocessen för halvledarchiptillverkning måste litografiutrustningen fortsätta att arbeta i en högprecisionsmiljö, och den keramiska basen kan bibehålla modulens positioneringsnoggrannhet i den höga värmemiljön som genereras av utrustningen, vilket uppfyller de strikta kraven för chiptillverkning för nanoskalig noggrannhet.
Hållbarhet: Hög hårdhet hos naturliga malmer och korrosionsbeständiga syntetiska material
Granitens hårdhet är hög, Mohs-hårdheten kan nå 6-7, med god slitstyrka. I materialvetenskapslaboratoriet används ofta ultraprecisionsrörelsemoduler för luftflottörer. Granitbasen kan effektivt motstå långvarig friktion från luftflottörens glidreglage. Jämfört med vanliga materialbaser kan modulens underhållscykel förlängas med mer än 50 %, vilket kraftigt minskar kostnaden för utrustningens underhåll och säkerställer kontinuiteten i det vetenskapliga forskningsarbetet.
Keramiska material har inte bara hög hårdhet, utan har också utmärkt korrosionsbeständighet. I vissa industriella miljöer där det finns risk för kemisk korrosion, såsom ultraprecisionsrörelsemodulen i luftflottören i testutrustning för kemiska produkter, kan den keramiska basen motstå erosion av korrosiva gaser eller vätskor, bibehålla ytintegritet och mekaniska egenskaper under lång tid, och dess hållbarhet är bättre än granitbasen i specifika tuffa miljöer.
Tillverkningskostnad och bearbetningssvårigheter: utmaningarna med gruvdrift och bearbetning av natursten och den tekniska tröskeln för artificiell syntes
Brytning och transport av granitråvaror är komplex, och bearbetningen kräver mycket högkvalitativ utrustning och teknik. På grund av dess höga hårdhet och sprödhet är det lätt att få problem som kantkollaps och sprickor vid skärning, slipning, polering och andra processer, och skrotgraden är relativt hög, vilket resulterar i höga tillverkningskostnader.
Tillverkningen av keramiska baser är beroende av avancerad syntes- och precisionsbearbetningsteknik, från råmaterialberedning, gjutning till sintring, varje steg kräver exakt kontroll. De tidiga investeringarna i utveckling och produktion av högpresterande keramiska baser är enorma och den tekniska tröskeln är hög, men när storskalig produktion uppnås förväntas kostnaden kontrolleras effektivt, och det finns kostnadseffektiv potential i avancerade applikationer.
Sammantaget presterar precisionsbaser i granit väl vad gäller övergripande stabilitet och konventionell hållbarhet, medan keramiska baser har unika fördelar vad gäller anpassningsförmåga till extrema temperaturer och hållbarhet i korrosionsbeständighet. Valet av bas bör baseras på det specifika tillämpningsscenariot, miljöförhållandena och kostnadsbudgeten för luftflottörens ultraprecisionsrörelsemodul.
Publiceringstid: 8 april 2025