01 Увод
Адитивна производња (АМ) керамике револуционише дизајн и производњу микроталасних електронских компоненти у свемирским комуникационим системима. Керамика је незаменљива у таквим уређајима због својих одличних електромагнетних својстава, високе термичке стабилности и изузетне механичке чврстоће. Преко АМ, облик и димензије керамичких материјала могу се прецизно контролисати, омогућавајући им да испуне строге захтеве за тачност и перформансе у микроталасној електроници. Штавише, компоненте електромагнетне заштите играју кључну улогу у смањењу електромагнетних сметњи и обезбеђивању стабилног преноса сигнала. Употреба адитивно произведене керамике нуди нови метод за оптимизацију перформанси изолације и побољшање ефективности заштите.
Обрада ласера и електронских зрака
02 Додатно произведени филтери
Керамички материјали показују изузетно високу хемијску стабилност и отпорност на корозију, што их чини погодним за дуготрајну-употребу у тешким окружењима као филтери. Штавише, интеграција диелектричних материјала са АМ промовише широк спектар диелектричних константи (εр). Исти диелектрични материјал може постићи различите εр вредности модификовањем параметара као што су величина отвора, геометрија и хијерархијска структура. Ово омогућава прилагођавање керамичких филтера како би се испунили специфични захтеви и оптимизовала ефикасност и прецизност филтрирања.
Један пример је монолитни диелектрични таласоводни филтер произведен коришћењем технологије производње керамике засноване на литографији{0}}(ЛЦМ). Филтер је дизајниран да ради на 11,5 ГХз са пропусним опсегом од 850 МХз и произведен је од једног-диелектричног диска, који је посребрен-како би имитирао функционалност конвенционалног металног кућишта. ЛЦМ технологија обезбеђује флексибилност дизајна без потребе за прилагођеним калупима и омогућава прецизнију производњу. Метализација керамичких структура повећава отпорност керамике на високе температуре, отпорност на корозију и изолациона својства, док их комбинује са чврстоћом и проводљивошћу метала ради оптимизације перформанси.
Слика 1.(а) Диелектрични таласоводни филтер четвртог-реда, (б) БПФ заснован на хемисферичком резонатору четвртог-реда, (ц) филтер триплексера Ц-појаса.
Обрада ласера и електронских зрака
03 Додатно произведени резонатори
Резонатори су електронски уређаји способни за стабилне осцилације на одређеним фреквенцијама и широко се користе у генерисању фреквенција и обради сигнала. Микроталасни и високо{1}}сигнали се обично користе у сателитским комуникацијама и радарским системима. Висока стабилност и висок К-фактор диелектричних резонатора чине их идеалним за такве примене.
Функционалност диелектричних резонатора заснива се на одговору диелектричних материјала на електромагнетне таласе. Брзина простирања ових таласа одређена је εр материјала, док величина, облик и својства диелектричног материјала који се користи у резонатору утичу на његову резонантну фреквенцију. Са АМ, диелектрични резонатори могу бити дизајнирани и произведени тако да буду минијатуризовани и високих{2}}перформанси, прилагођени различитим захтевима. Ово оптимизује карактеристике ширења и рефлексије радарског сигнала. Такав приступ омогућава прилагођенију, прецизнију и исплативију{5}}производњу диелектричних резонатора.
Слика 2.(а) Шема структуре антене, (б) резонатор са три- мода, (ц) антена једноосног анизотропног диелектричног резонатора.
Обрада ласера и електронских зрака
04 Додатно произведени сензори
АМ сензори имају користи од прилагодљивих и сложених геометрија и архитектуре. Када се комбинују са пиезоелектричним, термоелектричним и пиезорезистивним својствима керамичких материјала, они омогућавају високе{1}}прецизне и високе{2}}прилике за детекцију.
Пиезоелектрични керамички сензори, које карактерише њихово јединствено понашање електромеханичког спајања, све су важнији у ваздухопловству. Они обезбеђују тачно праћење притиска, температуре и вибрација и широко се користе за процену радних услова мотора, трупа и других критичних ваздухопловних компоненти.
Због инхерентне крхкости керамике, развој флексибилне керамике постао је кључни фокус истраживања. Да би се ово решило, развијен је флексибилни керамички композитни сензор притиска користећи ДЛП АМ, комбинујући БаТиО3 са МВЦНТ у фотоосетљивој смоли ради оптимизације диелектричних перформанси и механичке флексибилности. Као што је приказано на слици, структура концентрације напона-у облику пешчаног сата је дизајнирана да побољша осетљивост. Анализа коначних елемената и експерименти потврдили су побољшану линеарну осетљивост у широком опсегу притиска, демонстрирајући изводљивост ДЛП-а у флексибилним сензорима високих{6}}перформанси.
Слика 3.(а) Флексибилни капацитивни сензор притиска, (б) флексибилни пиезоелектрични композити и шема малог робота.
Обрада ласера и електронских зрака
05 Закључак
Адитивна производња керамике омогућава прилагођавање керамичких својстава као што су висока отпорност на топлоту, ниска топлотна проводљивост и одлична електромагнетна заштита, што их чини идеалним за примене у ваздухопловству, укључујући комуникационе системе, радаре и термичку заштиту. У поређењу са традиционалном производњом, АМ нуди значајне предности за сложене керамичке компоненте, пружајући већу флексибилност дизајна за креирање замршених геометрија и лаганих структура. Ово је посебно вредно у ваздухопловству, где смањење тежине може значајно да побољша ефикасност горива и перформансе.
АМ такође подржава интеграцију компоненти, комбинујући више функција-као што су интегритет структуре, топлотна отпорност и електромагнетна заштита-у један део, чиме се смањује број компоненти и поједностављује монтажа. Штавише, ове технологије омогућавају брзу израду прототипа и прилагођавања дизајна на основу повратних информација о перформансама.
