Провод со стеклянным покрытием

Стеклянное покрытие — это процесс, изобретенный в 1924 году Г. Ф. Тейлором и преобразованный Улитовски в производственную машину для производства тонких металлических нитей со стеклянным покрытием диаметром всего несколько микрометров .

В этом процессе, известном как «процесс Тейлора-провода» или «процесс микропровода» или «процесс Тейлора-Улитовски», металл, который должен быть произведен в форме микропровода, удерживается в стеклянной трубке, обычно из боросиликатного состава, которая закрыта с одного конца. Затем этот конец трубки нагревается, чтобы размягчить стекло до температуры, при которой металлическая часть находится в жидком состоянии, и стекло может быть вытянуто вниз для получения тонкого стеклянного капилляра, содержащего металлический сердечник. В последние годы процесс был преобразован в непрерывный путем непрерывной подачи в каплю металла нового материала. Хотя этот процесс достаточно прост, он требует одновременного соблюдения множества факторов. Непрерывный поток металла, который покрывается стеклом, должен плавиться при той же температуре, что и стекло, в противном случае могут возникнуть проблемы с консистенцией, которые могут привести к изменению свойств проволоки. Это означает, что металлы с высокой температурой плавления не могут быть использованы, поскольку может оказаться сложным сопоставить высокую температуру плавления металла с высокой температурой плавления в стекле. Скорость, с которой вытягивается металлическая проволока, также должна контролироваться из-за того, что колебания скорости вытягивания могут вызвать разницу в ширине проволоки. Проволоку не только нужно вытягивать с одинаковой скоростью, но и охлаждать в стабильной среде, что обычно достигается путем перемещения проволоки через поток охлажденной воды или масла. Однако существуют некоторые аппараты, которые могут обойти некоторые из этих проблем, нагревая стекло и металл в отдельных камерах, что позволяет использовать металлы с высокими температурами плавления. Около 1950-х годов процесс Тейлора-Улитовски был изменен на непрерывный процесс подачи материалов для того, чтобы производить эти проволоки в масштабах массового производства. ^[1]

Металлические сердечники в диапазоне от 1 до 120 микрометров со стеклянным покрытием диаметром в несколько микрометров могут быть легко получены этим методом. Микропровода со стеклянным покрытием, успешно произведенные этим методом, включают медь , серебро , золото , железо , платину и различные сплавы . Оказалось даже возможным производить аморфные металлические («стеклянные металлические») сердечники, поскольку скорость охлаждения, достигаемая этим процессом, может быть порядка 1 000 000 кельвинов в секунду. Провод со стеклянным покрытием получает все свои материальные свойства от своей микроструктуры. Микроструктура, в свою очередь, получает свои свойства от скорости, с которой охлаждается провод. Магнитные свойства проводов со стеклянным покрытием также сильно отличаются от свойств аморфных проводов и холоднотянутых проводов из-за разницы внутренних напряжений, возникающих в проводе. При выборе металла для провода составы металлов с высоким содержанием железа обычно имеют преимущество перед составами с высоким содержанием кобальта, поскольку кобальт дороже, а металлы с высоким содержанием железа обладают лучшими магнитными свойствами. Магнитные свойства, такие как магнитная мягкость материалов, богатых железом, можно улучшить, отжигая металл, пока он находится под механическими нагрузками. ^[2] Когда говорят, что магнит «мягкий», это подразумевает, что магнитные способности являются только временными. Эти магниты легко намагничиваются, когда они подвергаются воздействию электрического тока. Эти типы магнитов часто используются в компьютерах и технике для управления потоком электрического тока. Это то, что делает эти провода полезными в технологических приложениях, поскольку они могут легко управлять потоком электричества в устройстве. С другой стороны, твердому магниту не нужен электрический ток, чтобы оставаться намагниченным, поэтому эти магниты являются постоянными. Эти магниты используются для создания магнитных полей в таких устройствах, как автомобильный генератор переменного тока . ^[3]

Стеклянное покрытие проводов улучшает термическую стабильность провода. Провода будут оставаться стабильными до тех пор, пока стекло, в данном случае Pyrex (боросиликат), не начнет размягчаться. Pyrex обычно начинает размягчаться около 673 Кельвинов, поэтому эти провода можно использовать в охладителях или в нагревателях, работающих при температуре 673 Кельвинов. Стеклянное покрытие провода не только обеспечивает термическую стабильность, но и помогает предотвратить коррозию металла провода. ^[4]

Применение микропровода включает миниатюрные электрические компоненты на основе микропровода с медным сердечником. Аморфные металлические сердечники со специальными магнитными свойствами могут использоваться даже в таких изделиях, как защитные бирки и связанные с ними устройства. Сплавы на основе кобальта и железа используются для производства этикеток для защиты от краж в магазинах и защищенных документов. Провод со стеклянным покрытием также оказался весьма ценным в устройствах, которые используются для обнаружения опухолей мозга и используются в медицинском оборудовании. Основными потребителями провода со стеклянным покрытием являются медицинская и автомобильная промышленность, поскольку провод со стеклянным покрытием очень ценен, когда речь идет о точных датчиках.

Процесс Тейлора-Улитовски оказался успешным в академической среде, однако он никогда не был воспроизведен для массового производства в больших объемах. Модифицированный процесс Адара-Болотинского позволил производить микропровода для соединения непосредственно из расплава, путем литья вместо традиционного волочения, что преобразовало этот процесс в масштабы массового производства. Этот специальный производственный процесс также позволяет разрабатывать микропровода RED, например, провод RED Copper, который является уникальным композитным проводом с тонким стеклянным покрытием и мягким медным сердечником. Провода со стеклянным покрытием оказали огромное влияние на светодиодную промышленность, снизив стоимость компонентов соединений, в частности, используя медный провод вместо золотого. Использование процесса Адара-Болотинского позволило покрывать эти провода стеклом, которое защищает их от окисления, увеличивая срок хранения и эксплуатации. Эти усовершенствования способствовали текущему успеху светодиодного освещения . ^[5]