01 Įvadas
Keramikos priedų gamyba (AM) sukelia perversmą kuriant ir gaminant mikrobangų elektroninius komponentus kosminių ryšių sistemose. Keramika tokiuose įrenginiuose yra nepakeičiama dėl puikių elektromagnetinių savybių, didelio šiluminio stabilumo ir išskirtinio mechaninio stiprumo. Naudojant AM, keraminių medžiagų forma ir matmenys gali būti tiksliai kontroliuojami, todėl jos atitinka griežtus tikslumo ir našumo reikalavimus mikrobangų elektronikoje. Be to, elektromagnetinio ekranavimo komponentai atlieka lemiamą vaidmenį mažinant elektromagnetinius trukdžius ir užtikrinant stabilų signalo perdavimą. Naudojant priedus pagamintą keramiką, siūlomas naujas būdas optimizuoti izoliacijos efektyvumą ir padidinti ekranavimo efektyvumą.
Lazerio ir elektronų pluošto apdorojimas
02 Papildomai pagaminti filtrai
Keraminės medžiagos pasižymi itin dideliu cheminiu stabilumu ir atsparumu korozijai, todėl tinka ilgalaikiam{0}}naudojimui atšiaurioje aplinkoje kaip filtrai. Be to, dielektrinių medžiagų integravimas su AM skatina platų dielektrinių konstantų (εr) diapazoną. Ta pati dielektrinė medžiaga gali pasiekti skirtingas εr reikšmes modifikuojant tokius parametrus kaip diafragmos dydis, geometrija ir hierarchinė struktūra. Tai leidžia pritaikyti keraminius filtrus, kad jie atitiktų specifinius reikalavimus ir optimizuotų filtravimo efektyvumą bei tikslumą.
Vienas iš pavyzdžių yra monolitinis dielektrinis bangolaidinis filtras, pagamintas naudojant litografijos{0}}keramikos gamybos (LCM) technologiją. Filtras sukurtas veikti 11,5 GHz dažniu ir 850 MHz dažnių juostos plotį ir pagamintas iš vientiso-dielektrinio disko, kuris yra padengtas sidabru-, kad imituotų įprasto metalinio korpuso funkcijas. LCM technologija suteikia dizaino lankstumo, nereikalaujant pritaikytų formų, ir leidžia atlikti tikslesnę gamybą. Keraminių konstrukcijų metalizavimas padidina keramikos atsparumą aukštoms temperatūroms, atsparumą korozijai ir izoliacines savybes, derinant jas su metalų stiprumu ir laidumu, kad būtų optimizuotas veikimas.
1 pav.(a) Ketvirtosios-eilės dielektrinis bangolaidinis filtras, (b) BPF, pagrįstas ketvirtos-eilės pusrutulio rezonatoriumi, (c) C-juostės triplekserio filtras.
Lazerio ir elektronų pluošto apdorojimas
03 Papildomai pagaminti rezonatoriai
Rezonatoriai yra elektroniniai įrenginiai, galintys stabiliai svyruoti tam tikrais dažniais ir yra plačiai naudojami dažnių generavimui ir signalų apdorojimui. Mikrobangų ir aukšto dažnio{1}}signalai dažniausiai naudojami palydovinio ryšio ir radarų sistemose. Didelis dielektrinių rezonatorių stabilumas ir didelis Q{3}}faktorius daro juos idealiais tokioms reikmėms.
Dielektrinių rezonatorių funkcionalumas pagrįstas dielektrinių medžiagų atsaku į elektromagnetines bangas. Šių bangų sklidimo greitį lemia medžiagos εr, o rezonatoriuje naudojamos dielektrinės medžiagos dydis, forma ir savybės turi įtakos jo rezonansiniam dažniui. Naudojant AM, dielektriniai rezonatoriai gali būti suprojektuoti ir pagaminti taip, kad būtų miniatiūriniai ir didelio našumo, pritaikyti įvairiems reikalavimams. Tai optimizuoja radaro signalo sklidimo ir atspindžio charakteristikas. Toks metodas leidžia labiau pritaikyti, tiksliau ir ekonomiškiau{5}}gaminti dielektrinius rezonatorius.
2 pav.a) antenos struktūros schema, b) tri- režimų rezonatorius, c) vienaašė anizotropinio dielektrinio rezonatoriaus antena.
Lazerio ir elektronų pluošto apdorojimas
04 Papildomai pagaminti jutikliai
AM jutikliams naudinga pritaikoma ir sudėtinga geometrija ir architektūra. Kartu su keraminių medžiagų pjezoelektrinėmis, termoelektrinėmis ir pjezorezistinėmis savybėmis jie leidžia taikyti didelio-tikslumo ir didelio{2}}našumo jutiklius.
Pjezoelektriniai keraminiai jutikliai, kuriems būdingas unikalus elektromechaninis sujungimas, tampa vis svarbesni kosminėje erdvėje. Jie užtikrina tikslų slėgio, temperatūros ir vibracijos stebėjimą ir yra plačiai naudojami variklių, fiuzeliažo ir kitų svarbių kosmoso komponentų veikimo sąlygoms įvertinti.
Dėl keramikai būdingo trapumo lanksčios keramikos kūrimas tapo pagrindiniu mokslinių tyrimų akcentu. Siekiant išspręsti šią problemą, naudojant DLP AM buvo sukurtas lankstus keraminis kompozitinis slėgio jutiklis, sujungiantis BaTiO3 su MWCNT šviesai jautrioje dervoje, kad būtų optimizuotas dielektrinis veikimas ir mechaninis lankstumas. Kaip parodyta paveikslėlyje, smėlio laikrodžio-formos įtempių-koncentracijos struktūra buvo sukurta siekiant padidinti jautrumą. Baigtinių elementų analizė ir eksperimentai patvirtino pagerėjusį linijinį jautrumą plačiame slėgio diapazone, o tai rodo, kad DLP galima naudoti didelio našumo{6}}lanksčiuose jutikliuose.
3 pav.(a) Lankstus talpinis slėgio jutiklis, (b) lankstūs pjezoelektriniai kompozitai ir mažo roboto schema.
Lazerio ir elektronų pluošto apdorojimas
05 Išvada
Papildoma keramikos gamyba leidžia pritaikyti keramikos savybes, tokias kaip didelis atsparumas karščiui, mažas šilumos laidumas ir puikus elektromagnetinis ekranavimas, todėl jie idealiai tinka naudoti kosmose, įskaitant ryšių sistemas, radarą ir šiluminę apsaugą. Palyginti su tradicine gamyba, AM siūlo didelių pranašumų sudėtingiems keraminiams komponentams, suteikiant didesnį dizaino lankstumą kuriant sudėtingas geometrijas ir lengvas konstrukcijas. Tai ypač naudinga aviacijos ir kosmoso srityse, kur svorio sumažinimas gali žymiai pagerinti degalų efektyvumą ir našumą.
AM taip pat palaiko komponentų integravimą, sujungdama kelias funkcijas, -pvz., konstrukcijos vientisumą, šiluminę varžą ir elektromagnetinį ekranavimą-į vieną dalį, taip sumažindama komponentų skaičių ir supaprastindama surinkimą. Be to, šios technologijos leidžia greitai sukurti prototipus ir koreguoti dizainą, remiantis grįžtamuoju ryšiu.
