في يوليو 2026، نشرت شبكة CNR الصينية تقريراً خاصاً عن الإنجاز الرائد الذي حققه ليو زيتان، الباحث الشاب في معهد شيانيانغ للسيراميك التابع لمعهد الصين العام لمواد البناء، وفريقه، والمتمثل في النجاح في تحقيق التشكيل المتكامل لأجسام كربيد السيليكون كبيرة الحجم على مستوى المتر فما فوق، مما رفع القدرة التصنيعية للمكونات الخزفية المتطورة من مستوى "الديسيمتر" إلى مستوى "المتر".

يمثل هذا الاختراق خطوة حاسمة نحو تحقيق الاعتماد الذاتي والتحكم المستقل في المواد الخزفية المتطورة في الصين.

"لعنة الحجم" في الخزفيات المتطورة

يُعترف بكربيد السيليكون (SiC) كخزف متطور نظراً لخصائصه الممتازة مثل مقاومة درجات الحرارة العالية، ومقاومة التآكل، والصلابة العالية، والكثافة المنخفضة، مما يجعله "الهيكل العظمي" و"الدرع" لمعدات الجيل القادم. تعتبر مكونات كربيد السيليكون الخزفية كبيرة الحجم وذات الموثوقية العالية مواداً استراتيجية لا غنى عنها، بدءاً من الأجزاء الساخنة في محركات الطائرات وهياكل الحماية الحرارية للمركبات الفضائية، وصولاً إلى المكونات الأساسية في معدات تصنيع أشباه الموصلات وأغلفة الوقود في المفاعلات النووية.

ومع ذلك، واجه تصنيع الخزفيات المتطورة لفترة طويلة "لعنة حجم": فبمجرد تجاوز الحجم الحدود التقليدية، تتضاعف الصعوبة بشكل هائل. مع انتقال حجم الأجسام الخزفية إلى مستوى المتر، يصبح التحكم في التشققات الناتجة عن الإجهادات الداخلية أمراً بالغ الصعوبة – فحتى أدنى عيب يمكن أن يؤدي إلى فشل العملية برمتها. ولفترة طويلة، اعتُبر التشكيل المتكامل لأجسام كربيد السيليكون كبيرة الحجم على مستوى المتر "مهمة مستحيلة".

هذه العقبة التقنية قيدت بشكل مباشر قدرة الصين على التزويد الذاتي بمكونات الخزف المتطورة في المجالات الاستراتيجية مثل الطيران والفضاء وأشباه الموصلات والطاقة النووية.

تفكيك "المستحيل" باستخدام "المبادئ الأساسية"

في مواجهة هذه المشكلة المعترف بها في القطاع، لم يختر فريق معهد شيانيانغ للسيراميك التابع لمعهد الصين العام لمواد البناء إجراء تحسينات تدريجية على العمليات الحالية، بل اختار مساراً أكثر جوهرية – وهو كسر الجمود باستخدام "المبادئ الأساسية".

العودة إلى نقطة البداية الفيزيائية والكيميائية لإعادة فهم "التشقق"

كان نهج ليو زيتان وفريقه هو: التخلص من التحيزات التجريبية والعودة إلى النظريات الفيزيائية والكيميائية الأساسية. قاموا "بتفكيك" عملية التشكيل بأكملها، وإعادة فحص وتحسين كل خطوة انطلاقاً من الآليات الأساسية.

أثناء عملية تحويل عملية صب الجل الرطب، واجهت زيادة المحتوى الصلب للملاط طريقاً مسدوداً. لم يكتفِ الفريق بالإحباط السطحي، بل عاد إلى الأسئلة الأساسية: ما هو الشكل التشتتي للمكونات المشتتة في المحلول؟ وما هي التفاعلات العميقة مع المواد الخام؟ وماذا يعني كل تفصيل في إضافة المواد المضافة؟

من خلال مراجعة مكثفة للأدبيات، والتجارب المتكررة، والمناقشات الجماعية، لم يتغلب الفريق على العقبات التقنية فحسب، بل أسس أيضاً نموذجاً فكرياً لاستخلاص المشكلات العملية من المبادئ الأساسية.

التركيز على المنطق الأساسي، وإزالة نقاط الخطر تدريجياً

أثناء التغلب على تحديات تشكيل الأجسام كبيرة الحجم على مستوى المتر، قام الفريق "بتفكيك" العملية التصنيعية بأكملها بشكل كامل، وأجرى اشتقاقات نظرية وتحققاً تجريبياً لكل خطوة. وعند الضرورة، تم كسر مسارات العملية التقليدية بحزم.

من تحضير الملاط، وصب القوالب، إلى التجفيف والتلبيد، تمت إعادة فحص وتحسين كل خطوة، وتم "إزالة" نقاط خطر التشقق واحدة تلو الأخرى. في النهاية، تم بنجاح تحقيق أجسام كبيرة الحجم على مستوى المتر، وتم رفع الأداء العام للمنتج إلى مستويات جديدة.

"فلسفة ضوء الليل": تقسيم الأهداف الكبيرة إلى إجراءات يومية محددة

لخص ليو زيتان هذه المنهجية باسم "فلسفة ضوء الليل": "ينبع الضغط من ضخامة الهدف العام والقلق من المجهول. الأمر يشبه السير في الليل، حيث يمكن للمصابيح الأمامية للسيارة أن تضيء فقط مسافة 50 متراً أمامها، لكن هذا لا يمنعها من الوصول إلى الوجهة."

قام بتقسيم الأهداف الكبيرة إلى إجراءات يومية محددة – تحسين معلمة اليوم، والتحقق من تركيبة غداً، وتعديل منحنى التسخين بعد غد. هذا النهج في "تحويل الصعوبات إلى درجات" هو ما مكّن الفريق من الوصول خطوة بخطوة إلى النهاية في مواجهة المهام التي تبدو مستحيلة.

من "الدفع بالخبرة" إلى "الدفع بالمبادئ الأساسية"

لا تكمن القيمة العميقة لهذا الاختراق فقط في تصنيع جسم كبير من كربيد السيليكون، بل أيضاً في إنشاء نموذج بحث وتطوير قابل للتكرار يعتمد على "الدفع بالمبادئ الأساسية".

غالباً ما يعتمد تحسين عمليات الخزف التقليدية على تراكم الخبرة وطريقة التجربة والخطأ – تعديل معلمة، ومراقبة النتيجة، ثم تعديل المعلمة التالية. هذه الطريقة غير فعالة ومحفوفة بالمخاطر عند مواجهة مشاكل الإجهاد الداخلي المتضخمة بشكل غير خطي على مستوى المتر.

أما نهج فريق ليو زيتان فهو: عدم الاكتفاء بـ "معرفة كيفية القيام بذلك"، بل السؤال عن "لماذا يتم القيام به بهذه الطريقة". من التشكل الجزيئي للمشتتات إلى قوى التفاعل بين الجسيمات، ومن سلوك الملاط الريولوجي إلى تطور الإجهاد أثناء التجفيف – يتم إرجاع كل خطوة إلى المبادئ الفيزيائية والكيميائية الأساسية للاشتقاق.

هذه المنهجية القائمة على "الفهم الشامل للبحث الأساسي" لم تحل المشكلة التقنية الحالية فحسب، بل زودت الفريق أيضاً بالقدرة على الاستنتاج والقياس، والتغلب بسرعة على المشكلات التقنية الجديدة.

قفزة استراتيجية من "الاختناق" إلى "صنع في الصين"

الفضاء والطيران: تزويد "الأسلحة الوطنية الكبرى" بمحركات خزفية مستقلة

تعتبر مكونات كربيد السيليكون كبيرة الحجم مواداً رئيسية للأجزاء الساخنة في محركات الطائرات وأنظمة الحماية الحرارية للمركبات الفضائية. في السابق، وبسبب محدودية القدرات التصنيعية، كانت الصين تعتمد لفترة طويلة على الواردات أو كانت مقيدة بالحصار التكنولوجي الأجنبي في المجالات ذات الصلة. يوفر اختراق تقنية التشكيل المتكامل لأجسام كربيد السيليكون على مستوى المتر الأساس المادي لاستقلالية المكونات الرئيسية لـ "الأسلحة الوطنية الكبرى" مثل الطائرات الكبيرة المحلية وصواريخ النقل الجديدة.

تصنيع أشباه الموصلات: كسر مأزق "الاختناق" في المكونات الأساسية للمعدات

في مجال تصنيع أشباه الموصلات، يعتبر كربيد السيليكون مادة لا غنى عنها للمكونات في المعدات الأساسية مثل آلات النقش ومعدات المعالجة الحرارية. ترتبط القدرة على التصنيع المستقل لمكونات كربيد السيليكون كبيرة الحجم وعالية النقاء ارتباطاً مباشراً بالتحكم المستقل في سلسلة توريد رقائق أشباه الموصلات في الصين. من المتوقع أن يكسر هذا الاختراق التقني الجمود المتمثل في الاعتماد الطويل الأمد على الواردات للمكونات الخزفية الأساسية في معدات أشباه الموصلات.

مجال الطاقة النووية: توفير "حاويات" موثوقة للمفاعلات المتطورة

نظراً لخصائصه الممتازة في الاقتصاد النيوتروني والثبات في درجات الحرارة العالية، يُدرس كربيد السيليكون على نطاق واسع لاستخدامه في أغلفة الوقود والمواد الهيكلية لمفاعلات الجيل القادم. توفر تقنية التشكيل المتكامل للأجسام كبيرة الحجم على مستوى المتر مساراً تصنيعياً قابلاً للتطبيق لتلبية احتياجات مجال الطاقة النووية من المكونات الهيكلية الخزفية الكبيرة.

التأثير التكنولوجي: إشعاع التأثير على سلسلة صناعة الخزفيات المتطورة بأكملها

يمكن للنموذج الفكري والمنهجية التي أسسها الفريق، والمتمثلة في "استخلاص المشكلات العملية من المبادئ الأساسية"، أن يمتد ليشمل أنظمة خزفية متطورة أخرى مثل خزفيات الأكسيد وخزفيات النتريد. هذا الاختراق ليس مجرد تقدم في مجال كربيد السيليكون، بل سيدفع صناعة الخزفيات المتطورة بأكملها من "الاعتماد على الخبرة" نحو "التصميم العلمي".