ทิศทางการพัฒนาในอนาคตและความก้าวหน้าทางเทคโนโลยีของผงไมโครคอรันดัมสีขาว
ขณะเดินเข้าไปในโรงงานผลิตที่มีความแม่นยำในเซินเจิ้น หลี่ กงรู้สึกกังวลเกี่ยวกับกล้องจุลทรรศน์ แผ่นเซรามิกที่ใช้สำหรับเลนส์เครื่องจักรลิโธกราฟีมีรอยขีดข่วนระดับนาโนบนพื้นผิว หลังจากเปลี่ยนแผ่นโซเดียมต่ำที่พัฒนาขึ้นใหม่ผงไมโครคอรันดัมสีขาวขัดเงาด้วยน้ำยาขัดเงาจากผู้ผลิต รอยขีดข่วนก็หายไปอย่างน่าอัศจรรย์ “ผงนี้เหมือนมีตา มันแค่ ‘กัด’ รอยนูนโดยไม่ทำร้ายพื้นผิว!” เขาอดไม่ได้ที่จะตบหัวตัวเองและชื่นชม ภาพนี้สะท้อนให้เห็นถึงการเปลี่ยนแปลงทางเทคโนโลยีที่อุตสาหกรรมผงไมโครคอรันดัมสีขาวกำลังดำเนินการอยู่ “ฟันอุตสาหกรรม” ที่ครั้งหนึ่งเคยเต็มไปด้วยฝุ่น กำลังถูกแปลงร่างเป็น “มีดผ่าตัดนาโน” สำหรับการผลิตระดับไฮเอนด์
1. ปัญหาของอุตสาหกรรมในปัจจุบัน: อุตสาหกรรมผงไมโครที่จุดเปลี่ยนของการเปลี่ยนแปลง
ตลาดไมโครผงคอรันดัมขาวทั่วโลกดูเหมือนจะเฟื่องฟู จีนซึ่งเป็นผู้ผลิตรายใหญ่ที่สุด ครองส่วนแบ่งการผลิตมากกว่า 60% ของปริมาณการผลิตทั่วโลก และขนาดตลาดจะเกิน 10,000 ล้านในปี 2022-27 แต่เมื่อเดินเข้าไปในโรงงานที่กงอี้ มณฑลเหอหนาน เหล่าผู้บริหารกลับส่ายหัวให้กับสินค้าคงคลัง “สินค้าราคาถูกขายไม่ได้ และสินค้าไฮเอนด์ก็ผลิตไม่ได้” สิ่งนี้เผยให้เห็นถึงปัญหาใหญ่สองประการในอุตสาหกรรม:
กำลังการผลิตส่วนเกินระดับล่าง: ผลิตภัณฑ์ผงไมโครแบบดั้งเดิมถูกทำให้เป็นเนื้อเดียวกันอย่างจริงจัง ติดอยู่ในวังวนสงครามราคา และอัตรากำไรลดลงต่ำกว่า 10%
อุปทานระดับไฮเอนด์ไม่เพียงพอ:ผงไมโครเกรดเซมิคอนดักเตอร์ยังคงต้องพึ่งพาการนำเข้า และผลิตภัณฑ์ที่มีความบริสุทธิ์ 99.99% ของผู้ผลิตระดับสากลบางรายขายในราคาสูงถึง 500,000 หยวนต่อตัน ซึ่งสูงกว่าผลิตภัณฑ์ในประเทศถึง 8 เท่า
สิ่งที่ร้ายแรงกว่านั้นคือคำสาปแห่งการปกป้องสิ่งแวดล้อมยิ่งเข้มงวดขึ้นเรื่อยๆ ปีที่แล้ว โรงงานเก่าแห่งหนึ่งในเมืองจื่อโป๋ มณฑลซานตง ถูกปรับเป็นเงิน 1.8 ล้านดอลลาร์สหรัฐ ฐานเผาก๊าซไอเสียจากเตาเผาเกินมาตรฐาน เจ้านายยิ้มอย่างขมขื่น “ต้นทุนการปกป้องสิ่งแวดล้อมกินกำไรไป แต่ถ้าไม่ติดตั้งอุปกรณ์ใหม่ ก็ต้องปิดกิจการ!” 8 เมื่อลูกค้าปลายน้ำเริ่มเรียกร้องใบรับรองคาร์บอนฟุตพริ้นท์ ยุคแห่งการผลิตแบบขยายวงกว้างก็มาถึงจุดสิ้นสุด
2. ความก้าวหน้าทางเทคโนโลยี: สี่การต่อสู้กำลังดำเนินอยู่
(1) การเตรียมการในระดับนาโน: การต่อสู้เพื่อเปลี่ยน “ผงขนาดเล็ก” ให้เป็น “ผงละเอียด”
การแข่งขันด้านขนาดอนุภาค: บริษัทชั้นนำประสบความสำเร็จในการผลิตผงขนาดเล็กจำนวนมากที่มีขนาดเล็กกว่า 200 นาโนเมตร ซึ่งมีขนาดใหญ่กว่าไวรัสโคโรนาสายพันธุ์ใหม่เพียงวงกลมเดียว (ประมาณ 100 นาโนเมตร)
ความก้าวหน้าทางเทคโนโลยีการกระจาย: กระบวนการจำแนกประเภทการตกตะกอนด้วยไฮดรอลิกที่ได้รับสิทธิบัตรของบริษัท Hanshou Jincheng ช่วยแก้ปัญหาการรวมตัวของอนุภาคโดยการเติมสารกระจายตัวแบบผสม ซึ่งจะบีบอัดการกระจายขนาดอนุภาคของผลิตภัณฑ์ชุดเดียวกันจาก ±30% ให้เหลือภายใน ±5%
การควบคุมสัณฐานวิทยา: การทำให้เป็นทรงกลมช่วยให้แรงเสียดทานจากการกลิ้งของผงขนาดเล็กสามารถทดแทนแรงเสียดทานจากการเลื่อนได้ และอัตราความเสียหายจากการขัดเงาลดลง 70%6 วิศวกรจากบริษัทญี่ปุ่นอธิบายว่า “มันเหมือนกับการแทนที่กรวดด้วยลูกปัดแก้ว และโอกาสที่จะเกิดรอยขีดข่วนก็ลดลงอย่างเป็นธรรมชาติ”
(2) การปฏิวัติโซเดียมต่ำ: ความบริสุทธิ์กำหนดมูลค่า
อุตสาหกรรมเซมิคอนดักเตอร์เกลียดไอออนโซเดียม เพราะการปนเปื้อนของโซเดียมขนาดเท่าเม็ดเกลือสามารถทำลายแผ่นเวเฟอร์ทั้งแผ่นได้ ผงคอรันดัมสีขาวโซเดียมต่ำ (ปริมาณ Na2O ≤ 0.02%) กลายเป็นสินค้าที่ได้รับความนิยม:
อัพเกรดเทคโนโลยีการหลอมอาร์ค: นำการป้องกันก๊าซเฉื่อยมาใช้ และอัตราการระเหยของโซเดียมเพิ่มขึ้น 40%
แผนการทดแทนวัตถุดิบ: ใช้ดินขาวทดแทนบ็อกไซต์ และปริมาณโซเดียมลดลงตามธรรมชาติมากกว่า 60%
แม้ว่าราคาของผลิตภัณฑ์ประเภทนี้จะสูงกว่าผงทั่วไปถึง 3 เท่า แต่กลับมีปริมาณน้อย สายการผลิตโซเดียมต่ำที่เพิ่งเริ่มผลิตในโรงงานแห่งหนึ่งในมณฑลเจียงซีได้รับคำสั่งซื้อจนถึงปี 2026
(3)การผลิตสีเขียว:ภูมิปัญญาที่ถูกบังคับโดยการปกป้องสิ่งแวดล้อม
การรีไซเคิลวัตถุดิบ: เทคโนโลยีการรีไซเคิลล้อเจียรขยะสามารถเพิ่มอัตราการรีไซเคิลผงขยะได้ 85% ลดต้นทุนได้ 4,000 หยวนต่อตัน
การปฏิวัติกระบวนการ: กระบวนการผลิตผงแห้งได้เข้ามาแทนที่กระบวนการผลิตแบบเปียกอย่างสมบูรณ์ และลดการปล่อยน้ำเสียลงเหลือศูนย์ วิสาหกิจเหอหนานได้นำระบบนำความร้อนเหลือทิ้งกลับมาใช้ใหม่ ส่งผลให้การใช้พลังงานลดลง 35%
การแปรรูปขยะมูลฝอย: โรงงานแห่งหนึ่งในเมืองเหลียวเฉิง มณฑลซานตง ได้นำเศษตะกรันเหลือทิ้งมาแปรรูปเป็นวัสดุก่อสร้างทนไฟ ซึ่งสร้างรายได้ถึง 2 ล้านหยวนต่อปี เจ้านายกล่าวติดตลกว่า “เมื่อก่อน การปกป้องสิ่งแวดล้อมเป็นเพียงการซื้อความปลอดภัย แต่ตอนนี้กลับกลายเป็นวิธีใหม่ในการสร้างรายได้”
(4) การผลิตอัจฉริยะ: ความแม่นยำแบบก้าวกระโดดที่ขับเคลื่อนด้วยข้อมูล
ในเวิร์กช็อปดิจิทัลของเจิ้งโจวซินลี่ หน้าจอขนาดใหญ่แสดงกราฟการกระจายขนาดอนุภาคของผงขนาดเล็กแบบเรียลไทม์ “ระบบคัดแยกด้วย AI สามารถปรับพารามิเตอร์การไหลของอากาศแบบไดนามิก ทำให้อัตราการรับรองผลิตภัณฑ์เพิ่มขึ้นจาก 82% เป็น 98%” ผู้อำนวยการฝ่ายเทคนิคชี้ไปที่อุปกรณ์ที่กำลังทำงานและกล่าวว่า 6 การตรวจสอบออนไลน์ของเครื่องวิเคราะห์ขนาดอนุภาคด้วยเลเซอร์ที่ผสานรวมกับอัลกอริทึมการเรียนรู้ของเครื่องสามารถให้ข้อเสนอแนะระดับที่สองเกี่ยวกับความผันผวนของคุณภาพ บอกลาโหมด “หลังการตรวจสอบ” แบบเดิมได้อย่างสมบูรณ์
3. สนามรบแห่งอนาคต: การเปลี่ยนแปลงอันงดงามจากล้อเจียรเป็นชิป
ถัดไป “เส้นทางสีทอง” ของผงไมโครคอรันดัมสีขาวกำลังเปิดออก:
บรรจุภัณฑ์เซมิคอนดักเตอร์: ใช้สำหรับการทำให้แผ่นเวเฟอร์ซิลิคอนบางลงและขัดเงา โดยมีอัตราการเติบโตของความต้องการทั่วโลกต่อปีมากกว่า 25%
สนามพลังงานใหม่: เป็นวัสดุเคลือบแยกแบตเตอรี่ลิเธียม ปรับปรุงความทนทานต่อความร้อนและการนำไอออน
ชีวการแพทย์: การขัดเงาด้วยนาโนเซรามิกบูรณะฟันด้วยความแม่นยำ 0.1 ไมครอน
วิวัฒนาการของผงไมโครคอรันดัมสีขาวคือภาพสะท้อนเล็กๆ น้อยๆ ของการยกระดับการผลิตของจีน เมื่อโรงงานเก่าใน Zibo ใช้การพิมพ์ 3 มิติเพื่อสร้างสนามไหลของเตาเผาใหม่ และเมื่อทีมจากสถาบันวิทยาศาสตร์แห่งชาติจีน (Chinese Academy of Sciences) ได้เพาะเลี้ยงไมโครสเฟียร์อะลูมินาผลึกเดี่ยวในห้องปฏิบัติการ ผลลัพธ์ของ "สงครามไมโครเมตร" นี้ไม่ได้ถูกกำหนดโดยกำลังการผลิตในปัจจุบันอีกต่อไป แต่ถูกกำหนดโดยผู้ที่สามารถกำหนดรากฐานของการผลิตในอนาคตด้วยความแม่นยำระดับนาโนเมตร