Ученые Пермского национального исследовательского политехнического университета (ПНИПУ) разработали эффективный способ сверления хрупкого кварца, который позволяет избежать сколов и трещин. Решение уже помогает производителям сократить время обработки на 40% и снизить процент брака, сообщили «Жуковский.Life» в пресс-службе вуза.
Кварц критически важен для производства процессоров, медицинских кардиостимуляторов, элементов космических аппаратов и лазерных систем. Однако его высокая твердость и хрупкость делают обработку крайне сложной — малейшая ошибка приводит к браку дорогостоящих компонентов.
Учёные ПНИПУ провели сравнительный эксперимент, создав три типа алмазных сверл с разными способами закрепления режущих зерен. Инструменты тестировали в одинаковых жестких условиях до полного износа.
«Наибольшую работоспособность при сверлении отверстий в кварцевых изделиях показало экспериментальное сверло, изготовленное гальваническим методом», — объясняет Михаил Песин, доктор технических наук, декан механико-технологического факультета ПНИПУ.
Инструмент, созданный гальваническим методом, продемонстрировал лучшие результаты: он проработал 200 секунд, просверлил отверстие глубиной 20 мм с минимальным отклонением диаметра. Секрет его эффективности — в слое никеля, который работает как амортизатор и позволяет инструменту самозатачиваться.
Сверла, изготовленные по технологиям вакуумного спекания и горячего прессования, показали меньшую эффективность и быстрее выходили из строя, вызывая микротрещины.
Мировой рынок кварца уверенно растет: при оценке в $7,31 млрд в 2024 году, к 2029 году его объем достигнет $8,98 млрд. Разработка пермских ученых позволяет российским предприятиям замещать дорогие импортные аналоги.
Развитие технологий обработки кварца открывает новые возможности для его применения. Так, учёные разработали инновационные компактные оптические фильтры, используя всего семь чередующихся слоев кварца и серебра вместо традиционных 20 и более. Это достижение подчеркивает растущую роль высокоточной обработки этого хрупкого материала для создания миниатюрных и эффективных компонентов в телекоммуникациях, медицине и научных приборах.