ថ្មីៗនេះ ខ្ញុំបានញ៉ាំអាហារពេលល្ងាចជាមួយមិត្តរួមថ្នាក់ចាស់ម្នាក់ដែលធ្វើការនៅវិទ្យាស្ថានស្រាវជ្រាវសម្ភារៈអវកាស។ យើងបាននិយាយអំពីគម្រោងថ្មីៗរបស់ពួកគេ ហើយគាត់បានប្រាប់ខ្ញុំដោយអាថ៌កំបាំងថា "តើអ្នកដឹងទេថាសម្ភារៈថ្មីអ្វីដែលយើងចាប់អារម្មណ៍បំផុតនៅពេលនេះ? អ្នកប្រហែលជាមិនជឿទេ - វាគឺជាម្សៅដែលមើលទៅដូចជាខ្សាច់បៃតងល្អិត"។ ដោយឃើញទឹកមុខងឿងឆ្ងល់របស់ខ្ញុំ គាត់ញញឹមហើយបន្ថែមថា "ម្សៅមីក្រូកាបៃស៊ីលីកុនពណ៌បៃតងតើអ្នកធ្លាប់ឮអំពីវាទេ? របស់ទាំងនេះអាចនឹងបង្កឱ្យមានបដិវត្តន៍តូចមួយនៅក្នុងវិស័យអាកាសចរណ៍។” និយាយឱ្យត្រង់ទៅ ដំបូងឡើយខ្ញុំមានការសង្ស័យថា៖ តើសម្ភារៈសំណឹកដែលប្រើជាទូទៅនៅក្នុងកង់កិន និងឌីសកាត់អាចទាក់ទងនឹងឧស្សាហកម្មអាកាសចរណ៍ទំនើបយ៉ាងដូចម្តេច? ប៉ុន្តែដូចដែលគាត់បានពន្យល់បន្ថែម ខ្ញុំបានដឹងថាវាមានច្រើនជាងអ្វីដែលខ្ញុំគិត។ ថ្ងៃនេះ ចូរយើងនិយាយអំពីប្រធានបទនេះ។
I. ការស្គាល់ «សម្ភារៈដ៏ជោគជ័យ» នេះ
កាបូនស៊ីលីកុនពណ៌បៃតង គឺជាប្រភេទកាបូនស៊ីលីកុន (SiC)។ បើប្រៀបធៀបទៅនឹងកាបូនស៊ីលីកុនខ្មៅធម្មតា វាមានភាពបរិសុទ្ធខ្ពស់ជាង និងមិនបរិសុទ្ធតិចជាង ដូច្នេះហើយបានជាវាមានពណ៌បៃតងខ្ចីតែមួយគត់។ ចំពោះមូលហេតុដែលវាជា "ម្សៅមីក្រូ" វាសំដៅទៅលើទំហំភាគល្អិតតូចបំផុតរបស់វា ជាធម្មតាចន្លោះពីពីរបីមីក្រូម៉ែត្រទៅរាប់សិបមីក្រូម៉ែត្រ - ប្រហែលមួយភាគដប់ទៅពាក់កណ្តាលនៃអង្កត់ផ្ចិតនៃសក់មនុស្ស។ "កុំឱ្យការប្រើប្រាស់បច្ចុប្បន្នរបស់វានៅក្នុងឧស្សាហកម្មសំណឹកបញ្ឆោតអ្នក" មិត្តរួមថ្នាក់របស់ខ្ញុំបាននិយាយថា "វាពិតជាមានលក្ខណៈសម្បត្តិល្អឥតខ្ចោះ៖ ភាពរឹងខ្ពស់ ភាពធន់នឹងសីតុណ្ហភាពខ្ពស់ ស្ថេរភាពគីមី និងមេគុណទាបនៃការពង្រីកកម្ដៅ។ លក្ខណៈទាំងនេះត្រូវបានបង្កើតឡើងសម្រាប់វិស័យអាកាសចរណ៍"។
ក្រោយមក ខ្ញុំបានធ្វើការស្រាវជ្រាវខ្លះ ហើយបានរកឃើញថានេះពិតជាការពិតមែន។ ភាពរឹងរបស់កាបូនស៊ីលីកុនបៃតងគឺស្ថិតនៅលំដាប់ទីពីរបន្ទាប់ពីពេជ្រ និងនីទ្រីតបូរ៉ុនគូប។ នៅក្នុងខ្យល់ វាអាចទប់ទល់នឹងសីតុណ្ហភាពខ្ពស់ប្រហែល 1600°C ដោយមិនធ្វើឱ្យអុកស៊ីតកម្ម។ ហើយមេគុណនៃការពង្រីកកម្ដៅរបស់វាគឺត្រឹមតែមួយភាគបួនទៅមួយភាគបីនៃលោហធាតុទូទៅប៉ុណ្ណោះ។ តួលេខទាំងនេះអាចហាក់ដូចជាស្ងួតបន្តិច ប៉ុន្តែនៅក្នុងវិស័យអាកាសចរណ៍ ដែលតម្រូវការដំណើរការសម្ភារៈមានភាពតឹងរ៉ឹងខ្លាំង ប៉ារ៉ាម៉ែត្រនីមួយៗអាចនាំមកនូវតម្លៃដ៏ធំធេង។
II. ការកាត់បន្ថយទម្ងន់៖ ការដេញតាមយានអវកាសដ៏អស់កល្បជានិច្ច
«សម្រាប់វិស័យអាកាសចរណ៍ ការកាត់បន្ថយទម្ងន់តែងតែជាគន្លឹះសំខាន់»អវកាសយានិកវិស្វករបានប្រាប់ខ្ញុំ។ “ទម្ងន់មួយគីឡូក្រាមដែលសន្សំបានអាចជួយសន្សំសំចៃប្រេងឥន្ធនៈបានច្រើន ឬបង្កើនបន្ទុក”។ សម្ភារៈលោហៈប្រពៃណីបានឈានដល់ដែនកំណត់របស់វារួចហើយទាក់ទងនឹងការកាត់បន្ថយទម្ងន់ ដូច្នេះការយកចិត្តទុកដាក់របស់មនុស្សគ្រប់គ្នាបានងាកទៅរកសម្ភារៈសេរ៉ាមិចដោយធម្មជាតិ។ សមាសធាតុម៉ាទ្រីសសេរ៉ាមិចដែលពង្រឹងដោយស៊ីលីកុនកាបៃពណ៌បៃតងគឺជាជម្រើសដ៏ជោគជ័យបំផុតមួយ។ សម្ភារៈទាំងនេះជាធម្មតាមានដង់ស៊ីតេត្រឹមតែ 3.0-3.2 ក្រាមក្នុងមួយសង់ទីម៉ែត្រគូប ដែលស្រាលជាងដែកថែប (7.8 ក្រាមក្នុងមួយសង់ទីម៉ែត្រគូប) ហើយក៏ផ្តល់នូវគុណសម្បត្តិច្បាស់លាស់លើយ៉ាន់ស្ព័រទីតានីញ៉ូម (4.5 ក្រាមក្នុងមួយសង់ទីម៉ែត្រគូប)។ អ្វីដែលសំខាន់នោះគឺវារក្សាបាននូវកម្លាំងគ្រប់គ្រាន់ ខណៈពេលដែលកាត់បន្ថយទម្ងន់។
«យើងកំពុងស្រាវជ្រាវអំពីការប្រើប្រាស់សមាសធាតុស៊ីលីកុនកាបៃពណ៌បៃតងសម្រាប់ស្រោមម៉ាស៊ីន» អ្នករចនាម៉ាស៊ីនអវកាសម្នាក់បានបង្ហាញ។ «ប្រសិនបើយើងប្រើវត្ថុធាតុដើមប្រពៃណី សមាសធាតុនេះនឹងមានទម្ងន់ 200 គីឡូក្រាម ប៉ុន្តែជាមួយនឹងសម្ភារៈសមាសធាតុថ្មី វាអាចត្រូវបានកាត់បន្ថយមកត្រឹមប្រហែល 130 គីឡូក្រាម។ សម្រាប់ម៉ាស៊ីនទាំងមូល ការកាត់បន្ថយទម្ងន់ 70 គីឡូក្រាមនេះគឺមានសារៈសំខាន់»។ កាន់តែប្រសើរជាងនេះទៅទៀត ឥទ្ធិពលនៃការកាត់បន្ថយទម្ងន់គឺជាលំដាប់លំដោយ។ សមាសធាតុរចនាសម្ព័ន្ធស្រាលជាងមុនអនុញ្ញាតឱ្យមានការកាត់បន្ថយទម្ងន់ដែលត្រូវគ្នានៅក្នុងរចនាសម្ព័ន្ធទ្រទ្រង់ ដូចជាឥទ្ធិពលដូមីណូ។ ការសិក្សាបានបង្ហាញថា នៅក្នុងយានអវកាស ការកាត់បន្ថយទម្ងន់សមាសធាតុរចនាសម្ព័ន្ធ 1 គីឡូក្រាមអាចនាំឱ្យមានការថយចុះទម្ងន់កម្រិតប្រព័ន្ធពី 5-10 គីឡូក្រាម។
III. ភាពធន់នឹងសីតុណ្ហភាពខ្ពស់៖ «ឧបករណ៍រក្សាលំនឹង» នៅក្នុងម៉ាស៊ីន
សីតុណ្ហភាពប្រតិបត្តិការរបស់ម៉ាស៊ីនយន្តហោះកំពុងកើនឡើងឥតឈប់ឈរ។ ម៉ាស៊ីនទួរប៊ីនទំនើបឥឡូវនេះមានសីតុណ្ហភាពច្រកចូលទួរប៊ីនលើសពី 1700°C។ នៅសីតុណ្ហភាពនេះ សូម្បីតែយ៉ាន់ស្ព័រសីតុណ្ហភាពខ្ពស់ជាច្រើនក៏ចាប់ផ្តើមខូចដែរ។ មិត្តរួមថ្នាក់របស់ខ្ញុំមកពីវិទ្យាស្ថានស្រាវជ្រាវបាននិយាយថា "សមាសធាតុផ្នែកក្តៅនៃម៉ាស៊ីនបច្ចុប្បន្នកំពុងរុញច្រានដែនកំណត់នៃដំណើរការសម្ភារៈ"។ "យើងត្រូវការសម្ភារៈដែលអាចដំណើរការបានស្ថេរភាពនៅសីតុណ្ហភាពខ្ពស់ជាងនេះ"។ សមាសធាតុកាបូនស៊ីលីកុនពណ៌បៃតងអាចដើរតួនាទីយ៉ាងសំខាន់ក្នុងវិស័យនេះ។ កាបូនស៊ីលីកុនសុទ្ធអាចទប់ទល់នឹងសីតុណ្ហភាពលើសពី 2500°C នៅក្នុងបរិយាកាសអសកម្ម ទោះបីជានៅក្នុងខ្យល់ អុកស៊ីតកម្មកំណត់ការប្រើប្រាស់របស់វាដល់ប្រហែល 1600°C ក៏ដោយ។ ទោះជាយ៉ាងណាក៏ដោយ នេះនៅតែខ្ពស់ជាងយ៉ាន់ស្ព័រសីតុណ្ហភាពខ្ពស់ភាគច្រើនពី 300-400°C។
អ្វីដែលសំខាន់ជាងនេះទៅទៀត វារក្សាបាននូវកម្លាំងខ្ពស់នៅសីតុណ្ហភាពខ្ពស់។ វិស្វករធ្វើតេស្តសម្ភារៈម្នាក់បានពន្យល់ថា “សម្ភារៈលោហៈ 'ទន់' នៅសីតុណ្ហភាពខ្ពស់ ដោយបង្ហាញពីការរីករាលដាលគួរឱ្យកត់សម្គាល់”។ “ប៉ុន្តែសមាសធាតុស៊ីលីកុនកាប៊ីតអាចរក្សាបានកម្លាំងសីតុណ្ហភាពបន្ទប់ជាង 70% នៅសីតុណ្ហភាព 1200°C ដែលពិបាកខ្លាំងណាស់សម្រាប់សម្ភារៈលោហៈក្នុងការសម្រេចបាន”។ បច្ចុប្បន្ននេះ ស្ថាប័នស្រាវជ្រាវមួយចំនួនកំពុងព្យាយាមប្រើប្រាស់កាបូនស៊ីលីកុនបៃតងសមាសធាតុដើម្បីផលិតគ្រឿងបន្លាស់ដែលមិនបង្វិលដូចជាវ៉ានណែនាំក្បាលបាញ់ និងស្រទាប់បន្ទប់ចំហេះ។ ប្រសិនបើកម្មវិធីទាំងនេះត្រូវបានអនុវត្តដោយជោគជ័យ កម្លាំងរុញច្រាន និងប្រសិទ្ធភាពរបស់ម៉ាស៊ីនត្រូវបានគេរំពឹងថានឹងប្រសើរឡើងបន្ថែមទៀត។ IV. ការគ្រប់គ្រងកម្ដៅ៖ ការធ្វើឱ្យកម្ដៅ "គោរពតាម"
យានអវកាសប្រឈមមុខនឹងបរិយាកាសកម្ដៅខ្លាំងនៅក្នុងលំហ៖ ផ្នែកដែលបែរមុខទៅព្រះអាទិត្យអាចលើសពី 100°C ខណៈដែលផ្នែកដែលមានស្រមោលអាចធ្លាក់ចុះដល់ក្រោម -100°C។ ភាពខុសគ្នានៃសីតុណ្ហភាពដ៏ធំនេះបង្កបញ្ហាប្រឈមយ៉ាងធ្ងន់ធ្ងរដល់សម្ភារៈ និងឧបករណ៍។ កាបូនស៊ីលីកុនពណ៌បៃតងមានលក្ខណៈដែលគួរឱ្យចង់បានខ្លាំង - ចរន្តកម្ដៅដ៏ល្អឥតខ្ចោះ។ ចរន្តកម្ដៅរបស់វាគឺ 1.5-3 ដងនៃលោហធាតុធម្មតា និងច្រើនជាង 10 ដងនៃវត្ថុធាតុសេរ៉ាមិចធម្មតា។ នេះមានន័យថាវាអាចផ្ទេរកំដៅបានយ៉ាងឆាប់រហ័សពីតំបន់ក្តៅទៅតំបន់ត្រជាក់ ដោយកាត់បន្ថយការឡើងកំដៅក្នុងតំបន់។ អ្នករចនាអវកាសម្នាក់បាននិយាយថា "យើងកំពុងពិចារណាប្រើប្រាស់សមាសធាតុកាបូនស៊ីលីកុនពណ៌បៃតងនៅក្នុងប្រព័ន្ធគ្រប់គ្រងកម្ដៅរបស់ផ្កាយរណប" "ឧទាហរណ៍ ជាស្រោមបំពង់កំដៅ ឬជាស្រទាប់ខាងក្រោមដែលដឹកនាំកម្ដៅ ដើម្បីធ្វើឱ្យសីតុណ្ហភាពនៃប្រព័ន្ធទាំងមូលកាន់តែឯកសណ្ឋាន"។
លើសពីនេះ មេគុណពង្រីកកម្ដៅរបស់វាគឺតូចណាស់ ត្រឹមតែប្រហែល 4×10⁻⁶/℃ ដែលមានប្រហែលមួយភាគប្រាំនៃទំហំអាលុយមីញ៉ូម។ ទំហំរបស់វាស្ទើរតែមិនផ្លាស់ប្តូរជាមួយនឹងការប្រែប្រួលសីតុណ្ហភាព ដែលជាលក្ខណៈដែលមានតម្លៃជាពិសេសនៅក្នុងប្រព័ន្ធអុបទិកអវកាស និងប្រព័ន្ធអង់តែនដែលត្រូវការការតម្រឹមយ៉ាងច្បាស់លាស់។ អ្នករចនាបានលើកឧទាហរណ៍មួយថា "ស្រមៃមើល" "អង់តែនធំមួយដែលដំណើរការក្នុងគន្លងគោចរ ដែលមានភាពខុសគ្នានៃសីតុណ្ហភាពរាប់រយអង្សាសេរវាងជ្រុងដែលបែរមុខទៅព្រះអាទិត្យ និងជ្រុងដែលមានស្រមោល។ ប្រសិនបើប្រើសម្ភារៈប្រពៃណី ការពង្រីក និងការរួញនៃកម្ដៅអាចបណ្តាលឱ្យខូចទ្រង់ទ្រាយរចនាសម្ព័ន្ធ ដែលប៉ះពាល់ដល់ភាពត្រឹមត្រូវនៃការចង្អុល។ ប្រសិនបើប្រើសម្ភារៈសមាសធាតុស៊ីលីកុនកាបៃពណ៌បៃតងដែលមានការពង្រីកទាប បញ្ហានេះអាចត្រូវបានកាត់បន្ថយយ៉ាងខ្លាំង"។
V. ការលាក់បាំង និងការការពារ៖ ច្រើនជាងការ «ទប់ទល់»
យានជំនិះអវកាសទំនើបៗមានតម្រូវការខ្ពស់កាន់តែខ្លាំងឡើងលើដំណើរការលាក់បាំង។ ការលាក់បាំងរ៉ាដាភាគច្រើនត្រូវបានសម្រេចតាមរយៈការរចនារូបរាង និងសម្ភារៈស្រូបយករ៉ាដា ហើយកាបូនស៊ីលីកុនពណ៌បៃតងក៏មានសក្តានុពលដែលអាចគ្រប់គ្រងបាននៅក្នុងវិស័យនេះផងដែរ។ អ្នកជំនាញសម្ភារៈមុខងារម្នាក់បានណែនាំថា "កាបូនស៊ីលីកុនសុទ្ធគឺជាស៊ីមីកុងដុកទ័រ ហើយលក្ខណៈសម្បត្តិអគ្គិសនីរបស់វាអាចត្រូវបានកែតម្រូវតាមរយៈការដូប។ យើងអាចរចនាសម្ភារៈសមាសធាតុកាបូនស៊ីលីកុនជាមួយនឹងភាពធន់ជាក់លាក់ដើម្បីស្រូបយករលករ៉ាដាក្នុងជួរប្រេកង់ជាក់លាក់មួយ"។ ទោះបីជាទិដ្ឋភាពនេះនៅតែស្ថិតក្នុងដំណាក់កាលស្រាវជ្រាវក៏ដោយ មន្ទីរពិសោធន៍មួយចំនួនបានផលិតគំរូសម្ភារៈសមាសធាតុដែលមានមូលដ្ឋានលើកាបូនស៊ីលីកុនរួចហើយជាមួយនឹងដំណើរការស្រូបយករ៉ាដាល្អនៅក្នុងក្រុម X (8-12 GHz)។
ទាក់ទងនឹងការការពារលំហ គុណសម្បត្តិរឹងរបស់កាបូនស៊ីលីកុនបៃតងក៏ជាក់ស្តែងផងដែរ។ មានមីក្រូអាចម៍ផ្កាយ និងកំទេចកំទីអវកាសមួយចំនួនធំនៅក្នុងលំហ។ ទោះបីជាម៉ាស់របស់ពួកវានីមួយៗមានទំហំតូចក៏ដោយ ល្បឿនរបស់វាខ្ពស់ខ្លាំង (រហូតដល់រាប់សិបគីឡូម៉ែត្រក្នុងមួយវិនាទី) ដែលបណ្តាលឱ្យមានថាមពលប៉ះទង្គិចខ្ពស់ខ្លាំង។ អ្នកស្រាវជ្រាវការពារលំហម្នាក់បាននិយាយថា “ការពិសោធន៍របស់យើងបង្ហាញថា សមាសធាតុស៊ីលីកុនកាបៃពណ៌បៃតងមានភាពធន់នឹងការប៉ះទង្គិចភាគល្អិតល្បឿនលឿនពី 3 ទៅ 5 ដងបើប្រៀបធៀបទៅនឹងយ៉ាន់ស្ព័រអាលុយមីញ៉ូមដែលមានកម្រាស់ដូចគ្នា”។ “ប្រសិនបើប្រើក្នុងស្រទាប់ការពារនៃស្ថានីយ៍អវកាស ឬយានស៊ើបអង្កេតលំហជ្រៅនាពេលអនាគត វាអាចធ្វើអោយប្រសើរឡើងនូវសុវត្ថិភាពយ៉ាងខ្លាំង”។
ប្រវត្តិសាស្ត្រនៃការអភិវឌ្ឍអាកាសចរណ៍ ក្នុងន័យមួយ គឺជាប្រវត្តិសាស្ត្រនៃវឌ្ឍនភាពសម្ភារៈ។ ចាប់ពីឈើ និងផ្ទាំងក្រណាត់ រហូតដល់យ៉ាន់ស្ព័រអាលុយមីញ៉ូម ហើយបន្ទាប់មកដល់យ៉ាន់ស្ព័រទីតានីញ៉ូម និងសម្ភារៈផ្សំ ការច្នៃប្រឌិតសម្ភារៈនីមួយៗបានជំរុញការលោតផ្លោះមួយក្នុងការអនុវត្តយន្តហោះ។ ប្រហែលជាម្សៅកាបូនស៊ីលីកុនពណ៌បៃតង និងសម្ភារៈផ្សំរបស់វានឹងក្លាយជាកម្លាំងជំរុញដ៏សំខាន់មួយសម្រាប់ការលោតផ្លោះបន្ទាប់។ អ្នកវិទ្យាសាស្ត្រសម្ភារៈទាំងនោះដែលកំពុងស្រាវជ្រាវយ៉ាងយកចិត្តទុកដាក់នៅក្នុងមន្ទីរពិសោធន៍ និងខិតខំដើម្បីឧត្តមភាពនៅក្នុងរោងចក្រ អាចនឹងផ្លាស់ប្តូរអនាគតនៃមេឃដោយស្ងៀមស្ងាត់។ ហើយកាបូនស៊ីលីកុនពណ៌បៃតង ដែលជាសម្ភារៈដែលហាក់ដូចជាធម្មតានេះ អាចជា "ម្សៅវេទមន្ត" នៅក្នុងដៃរបស់ពួកគេ ដែលជួយមនុស្សជាតិឱ្យហោះហើរខ្ពស់ជាង ឆ្ងាយ និងមានសុវត្ថិភាពជាងមុន។