Chuck vakum keramik berpori, juga dikenal sebagai chuck keramik berpori, sebagian besar terdiri dari lapisan keramik mikropori dan rangka penyangga. Mereka adalah perangkat penjepit vakum yang mencapai adsorpsi tekanan negatif yang seragam melalui saluran pori yang saling berhubungan pada tingkat mikron-atau submikron-. Di antara berbagai bahan keramik, keramik alumina adalah salah satu bahan yang paling umum digunakan untuk menyiapkan pencekam vakum keramik berpori karena keunggulannya seperti stabilitas kimia yang baik, ketahanan korosi yang kuat, ketahanan-suhu tinggi, kekuatan mekanik tinggi, ketahanan aus yang sangat baik, stabilitas dimensi yang baik, dan efektivitas-biaya tinggi.
Dibandingkan dengan chuck beralur atau berlubang tradisional, chuck vakum keramik berpori dapat mencapai distribusi tekanan negatif yang lebih seragam di seluruh permukaan adsorpsi, sehingga menghindari konsentrasi tegangan dan depresi permukaan yang disebabkan oleh adsorpsi lokal yang berlebihan. Hal ini secara signifikan mengurangi deformasi dan kerusakan lokal pada lembaran tipis yang disebabkan oleh "pengisapan ke dalam alur". Karakteristik ini memberikan keunggulan tersendiri dalam proses pemesinan presisi pada benda kerja yang tipis dan datar seperti wafer silikon dan lembaran kaca, sehingga sangat cocok untuk aplikasi dengan persyaratan tinggi untuk kerataan, distribusi gaya yang seragam, dan stabilitas pemrosesan.
Chuck vakum keramik mencapai adsorpsi dan penjepitan benda kerja melalui tekanan negatif vakum; oleh karena itu, permeabilitas udara material mempunyai dampak yang menentukan terhadap efisiensi kerja chuck, dan struktur-pori tembus adalah fondasi untuk mencapai permeabilitas udara yang stabil. Pada saat yang sama, chuck vakum dalam aplikasi praktis tidak hanya memerlukan permeabilitas udara yang baik tetapi juga kekuatan mekanik yang tinggi, ketahanan aus yang sangat baik, stabilitas dimensi yang baik, dan akurasi pemesinan permukaan yang tinggi. Selain itu, dalam beberapa skenario aplikasi, material juga harus memiliki kemampuan disipasi elektrostatik yang sesuai untuk secara efektif menghambat akumulasi elektrostatis dan mengurangi dampak buruk pelepasan muatan listrik statis pada kualitas permukaan benda kerja, presisi pemesinan, dan kinerja perangkat.
Ada berbagai metode untuk menyiapkan-keramik yang dapat bernapas melalui pori-pori, termasuk cetakan ekstrusi, pengeringan beku, impregnasi busa organik, pengepakan partikel, penambahan bahan-pembentuk pori, pengecoran gel, pencetakan 3D, dan banyak lagi. Mana yang lebih cocok untuk diaplikasikan pada chuck vakum?
01 Pori-Metode Agen Pembentuk
Bubuk alumina dicampur dengan bahan pembentuk pori organik atau anorganik dan dibentuk. Selama sintering, bahan pembentuk pori-terurai atau terbakar, meninggalkan pori-pori. Bahan pembentuk pori-yang umum digunakan meliputi pati, selulosa, kokas minyak bumi, sukrosa, mikrosfer PS, serat organik, mikrosfer PMMA, bubuk karbon, lilin parafin, dll.
02 Metode Pengecoran Gel
Metode pengecoran gel merupakan teknik penting untuk membentuk keramik berpori, yang diusulkan oleh Laboratorium Nasional Oak Ridge di AS pada tahun 1990-an. Metode ini melibatkan penambahan monomer organik, pengikat-silang, katalis, dan inisiator ke dalam bubur keramik. Melalui polimerisasi in-situ, jaringan polimer tiga-dimensi terbentuk, yang melumpuhkan partikel keramik di dalam bubur, menghasilkan benda hijau keramik berbentuk-jaring-dekat. Berdasarkan jenis pelarut yang digunakan, metode pengecoran gel dapat dibagi menjadi dua kategori: pengecoran gel berair dan pengecoran gel non-berair.
03 3D Metode Pencetakan
Pentingnya pencetakan 3D untuk pembuatan keramik berpori terutama terletak pada peralihan dari "pembentukan pori pasif" menjadi "struktur pori yang dirancang secara aktif". Pencetakan 3D memungkinkan kontrol langsung terhadap morfologi, ukuran, distribusi, dan konektivitas pori-pori melalui pemodelan digital dan pembuatan aditif lapis demi lapis, sehingga memungkinkan desain sinergis struktur makroskopis dan arsitektur pori mikroskopis keramik berpori.
Para peneliti telah menggunakan pencetakan 3D FDM (Fused Deposition Modeling) yang dipadukan dengan proses integrasi sintering bersama untuk menyiapkan potongan keramik alumina berpori. Dalam metode ini, bahan baku komposit yang mengandung bubuk alumina, bahan bantu sintering, dan serat karbon dicetak lapis demi lapis secara searah, sehingga menyebabkan serat karbon sejajar di sepanjang jalur pencetakan. Selanjutnya bahan dipotong-potong tegak lurus dengan jalur pencetakan. Setelah debinding dan sintering, struktur dengan pori-pori yang berorientasi seragam dan memanjang akan terbentuk. Selain itu, lapisan keramik berpori terikat secara integral dengan substrat alumina dengan kemurnian tinggi melalui pengepresan kering, pengepresan isostatik, dan sintering bersama. Hasilnya menunjukkan bahwa chuck yang dibuat dengan metode ini mempertahankan fluks gas yang tinggi dan kekuatan ikatan antar muka yang tinggi bahkan dalam kondisi dengan porositas sekitar 38% hingga 40%.
04 Metode Pengeringan Beku
Metode pengeringan beku merupakan teknik pembuatan keramik berpori yang memanfaatkan proses pembekuan pelarut dan sublimasi untuk membentuk struktur pori. Esensinya terletak pada penggunaan kristal pelarut beku sebagai templat sementara, menciptakan struktur berpori melalui tolakan partikel dan selanjutnya penghilangan sublimasi.
Solusi pencekam vakum berdasarkan proses pengecoran beku-dan pengeringan sublimasi untuk menyiapkan lapisan adsorpsi berpori-terarah yang terarah telah dikembangkan. Metode ini menggunakan pembekuan searah untuk menginduksi saluran pori yang sejajar tegak lurus dengan permukaan adsorpsi. Saluran-saluran ini kemudian digabungkan dan disegel dengan pelat dasar yang berisi alur, menghasilkan chuck vakum berpori yang ditandai dengan ukuran pori kecil, kehilangan aliran rendah, adsorpsi seragam, dan kesesuaian untuk kondisi pengoperasian di mana area adsorpsi tidak tertutup sepenuhnya.