ما هي أبرز المعوقات التقنية التي تواجه صناعة أقطاب الجرافيت؟

تتمثل أبرز المعوقات التكنولوجية التي تواجه صناعة أقطاب الجرافيت فيما يلي:

النقاء واستقرار الأداء: تتطلب صناعة أشباه الموصلات مستويات نقاء عالية للغاية للجرافيت عالي النقاء (عادةً ما تتجاوز 99.999%). ومع ذلك، لا تزال الشركات المحلية تواجه تحديات في التحكم الدقيق بالشوائب وضمان استقرار الدفعات أثناء الإنتاج على نطاق واسع، مما يؤدي إلى الاعتماد على الواردات لبعض المنتجات المتطورة. على سبيل المثال، يتطلب تصنيع رقائق معالجة 3 نانومتر جرافيتًا فائق النقاء بمحتوى رماد ≤ 5 جزء في المليون كمادة للمجال الحراري. إذا لم يستوفِ النقاء المعيار المطلوب، يمكن أن تتسبب أيونات الشوائب في زيادة معدل تسرب الرقاقة بأكثر من 300%.

دقة التصنيع والتكلفة: يتطلب الجرافيت المستخدم في أشباه الموصلات خصائص تصنيع عالية الدقة (مثل السخانات والباتقات في تصنيع الرقائق). ومع ذلك، تتخلف الشركات المحلية عن الشركات العالمية الرائدة مثل شركة SGL الألمانية وشركة Toyo Tanso اليابانية في تقنيات التشكيل عالي الدقة ومعالجة الأسطح، مما يؤدي إلى ارتفاع تكاليف التصنيع.

الضغوط البيئية: ارتفعت تكلفة معالجة مياه الصرف الحمضية الناتجة عن تنقية الجرافيت بشكل حاد، مما يضع بعض الشركات الصغيرة والمتوسطة الحجم تحت ضغط لتقليص الإنتاج بسبب عدم كفاية الاستثمار في معدات حماية البيئة. تمثل تكاليف معالجة مياه الصرف أكثر من 20% من تكاليف الإنتاج، مما يزيد من تقلص هوامش الربح.

الاعتماد على المعدات المتطورة المستوردة: تعتمد المعدات الرئيسية مثل الأفران ذات درجات الحرارة العالية للغاية على الواردات، مما يحد من استقلالية الشركات المحلية في البحث والتطوير التكنولوجي وتوسيع القدرات، ويحافظ على ارتفاع تكاليف الإنتاج.

جودة المواد الخام واستقرارها: ثمة فجوة في جودة واستقرار المواد الخام المحلية المستخدمة في إنتاج أقطاب الجرافيت فائقة القدرة مقارنةً بنظيراتها الأجنبية. توفر المواد الخام الأجنبية مصادر مستقرة وجودة موثوقة، بينما تكافح المواد الخام المحلية لتلبية متطلبات المنتجات عالية الجودة.

تحديات التحكم في العمليات:

• نقاط قياس درجة الحرارة غير الصحيحة: يؤثر هذا على التحكم في درجة الحرارة أثناء الإنتاج، مما يؤثر بالتالي على جودة المنتج.
• مشاكل مواد الحشو: إن استخدام المواد الرطبة كحشو أو وجود أحجام جسيمات حشو دقيقة جدًا أو خشنة جدًا يؤثر على كثافة وقوة المنتجات.
• مشاكل المواد الرابطة: يفتقر العديد من المصنّعين إلى فهم كافٍ للمواد الرابطة، إذ يركزون فقط على نقطة التليين دون فحص المؤشرات الأخرى. إضافةً إلى ذلك، أثناء الإنتاج، تُذاب المادة الرابطة فقط دون عملية ترسيب، مما يؤدي إلى عدد كبير من المنتجات المعيبة أثناء التشكيل والخبز.
• مشاكل المزج: تُصعّب الاختلافات الكبيرة في مكونات الجزيئات ضمان استقرار المعجون. كما أن كميات المزج المفرطة، والمسحوق الناعم جدًا، والاستخدام غير السليم لمسحوق تجميع الغبار، وتركيبات أحجام الجزيئات غير المناسبة، تؤثر على تجانس المنتجات وأدائها.
• مشاكل الخلط: تؤثر مشاكل مثل الخلط مع المواد الرطبة، وأنظمة أنابيب زيت التوصيل الحراري غير المعقولة ودرجات حرارة الخلط، وأوقات الخلط الجاف الطويلة للغاية، والتباعد غير المناسب بين شفرة التحريك وقاع الوعاء، وأحجام القطع الخام الكبيرة للغاية، والإضافة المفرطة للمواد الرابطة على تجانس وجودة المواد المخلوطة.
• مشاكل التشكيل بالبثق: إن استخدام مكابس صغيرة لبثق منتجات كبيرة الحجم، وعدم وجود شفط فراغي، وعدم وجود قص متزامن، وعدم استبدال البطانات البالية في الوقت المناسب يؤدي إلى انحرافات في الأبعاد وعيوب داخلية في المنتجات.
• مشاكل التشريب: يؤثر عدم كفاية تنظيف المنتجات المخبوزة، وعدم انتظام درجات حرارة التسخين المسبق، وضعف عملية شفط الهواء على كثافة المنتجات وأدائها.
• مشاكل التغرافيت: تؤثر مشاكل مثل التحميل الزائد للفرن، وعدم تطابق معلمات المحول مع حجم الفرن، وضغوط الشد المسبق غير المعقولة أثناء التغرافيت الداخلي للسلسلة على درجة التغرافيت وأداء المنتجات.
• مشاكل تصنيع المنتج النهائي: مشاكل مثل ضعف صلابة المخارط وعدم التوافق بين أجسام أقطاب الجرافيت والموصلات تؤدي إلى دقة تصنيع غير كافية، مما يجعل المنتجات عرضة للكسر أثناء الاستخدام.