ms
Blog
Blog

Bahan yang baru dibangunkan bahan yang dijalankan untuk digunakan untuk digunakan dalam pemecut dan industri masa depan

08 Jul, 2025

Mencari pengganti berskala untuk tembaga sebagai bahan yang menjalankan terma dalam aplikasi pengurusan terma yang tinggi telah menjadi proses yang berterusan selama lebih dari satu dekad. Tembaga masih berguna sebagai konduktor terma – ia’S murah, berkesan, boleh dihasilkan dalam kuantiti yang besar dan boleh dibentuk untuk digunakan pada komponen yang besar. Tetapi dalam kes tertentu, seperti CERN’s collider hadron besar (LHC) Dan tetapan perindustrian khusus yang lain, terdapat keperluan untuk bahan yang mempunyai ketumpatan yang rendah dan boleh mengurus bukan sahaja haba yang melampau, tetapi juga tekanan struktur yang melampau.

Itulah sebabnya CERN mempunyai, melalui pelbagai EU-Projek -projek yang dibiayai dan dengan bantuan rakan kongsi perindustrian Brevetti Bizz dan Nanoker, telah berusaha mencari pengganti yang sesuai. Kerja telah berpusat di karbida-Bahan karbon (CCMS), yang menggabungkan ketangguhan karbida dengan kepelbagaian karbon, menjadikannya ideal sebagai konduktor terma dalam keadaan yang sukar. 

Satu penyelesaian, molibdenum-grafit (Mogr), telah berjaya sedikit sebanyak. Pada mulanya dirancang untuk permohonan di CERN’s dinaik taraf tinggi LHC, yang dijadualkan memulakan operasi pada tahun 2030, sebagai sebahagian daripada collimators – Peranti yang digunakan untuk mengawal dan membentuk rasuk zarah. 

Peranti ini mesti beroperasi sangat dekat dengan rasuk zarah dan oleh itu perlu menghilangkan kepadatan kuasa yang ketara. Bahan yang sesuai dan ringan yang dilakukan  tidak wujud di pasaran komersial. 

Matlamatnya ditetapkan untuk mencari bahan yang mempunyai: kekonduksian terma yang tinggi (dua kali lebih tinggi daripada yang terbaik “standard” konduktor, iaitu tembaga), kekonduksian elektrik yang baik, ketumpatan rendah, pekali rendah pengembangan haba dan sifat mekanik yang baik. 

Selepas penyelidikan dan pembangunan yang ketara mogr, pasukan di CERN berjaya prototaip dan kemudian industrialisasi bahan, yang membolehkan pada tahun 2020 pembinaan 15 collimators dilengkapi dengan ~300 blok penyerap magr. Dua belas collimators ini secara aktif digunakan semasa larian semasa 3 LHC, yang bermula pada tahun 2022 dan akan berakhir pada tahun 2026. 

Sifat thermophysical yang sangat baik dari mogra menjadikannya sangat menarik untuk pelbagai aplikasi perindustrian dan teknologi jauh melebihi tinggi-Fizik Tenaga dan Colliders. 

Bidang potensi permohonan untuk bahan termasuk tinggi-Kuasa elektronik, aeroangkasa, gabungan dan bidangnuklear, di mana perkembangan haba yang dikurangkan dan ketumpatan rendah diperlukan bersama dengan kekonduksian terma yang tinggi dan rintangan kejutan haba. 

Walau bagaimanapun, penggunaan mogr yang luas di pusat industri dan penyelidikan setakat ini telah dihalang oleh kos pengeluaran yang tinggi dan saiz terhad blok yang boleh dihasilkan. 

Semasa membandingkan konduktor terma yang baik, tembaga kemurnian tinggi mempunyai kos per unit jumlah sekitar €0.15 per cm3, grafit isotropik, yang lebih ringan tetapi kurang konduktif, kos kira -kira 10 kali lebih banyak, dan mogr, lebih ringan dan lebih konduktif, kos sekitar 100 kali lebih banyak daripada tembaga. 

Apa’lebih banyak, saiz maksimum bahagian CCM yang mungkin dihasilkan telah dihadkan kepada 400 cm3. Akhirnya, proses pengeluaran CCM sedemikian adalah memakan tenaga, yang memerlukan kuasa mesin yang tinggi untuk mencapai suhu sintering yang diperlukan, yang melebihi 2600 °C. Atas sebab -sebab ini, pada masa ini permohonan CCM hanya boleh dihadkan kepada sangat tinggi-Aplikasi akhir, di mana kos bahan adalah sekunder berkenaan dengan prestasi.