皮皮的正经科普——现实中的格雷机器

这个主题其实我谋划了很久了，因为GT是一个相对而言比较基于现实科学制作出的一个mod（相比某些“科技”mod而言），里面很多的机器也都见识过，所以非常想要写一个科普的帖子还告诉大家一下这些机器在现实中到底是一个什么样子，GT对这个机器的设定，给出的合成表到底是否科学。摸了很久之后，终于可以开始写这一个帖子了，在下也只是一介书生，虽然是自认为科学素养算是比较高，也还见过不少的世面了，但是肯定也会有一些完全空白或者不足的领域，如果大家有觉得我写的不够好或者是有谬误，可以与我联系，指正我的缺点。我会尽量以科学而通俗的语言来描述。最后，希望大家可以喜欢这个栏目！

第一章    GT5里的“科学系”机器

第二章    GT5里的“魔法系”机器

第三章    GT5里的多方块机器

目前正在写是“科学系”机器，即GT5里和现实中相差不大，有理可循的机器们

已经完工的是：

1.离心机

2.压模机

3.精密激光蚀刻机

4.化学反应釜

5.车床

6.冲压机床

7.微波炉

8.压缩机

9.电弧炉

10.电解机+GT冶金流程和现实流程的对比（施工中）

敬请期待

先自己插自己一下

现实中的格雷机器科普第一章——离心机

A centrifuge is a piece of equipment thatputs an object in rotation around a fixed axis (spins it in a circle), applyinga force perpendicular to the axis of spin (outward) that can be very strong.The centrifuge works using the sedimentation principle, where the centrifugalacceleration causes denser substances and particles to move outward in theradial direction. At the same time, objects that are less dense are displacedand move to the center. In a laboratory centrifuge that uses sample tubes, theradial acceleration causes denser particles to settle to the bottom of the tube,while low-density substances rise to the top. ——图文均来自Wikipedia

以上是维基百科对于离心机的定义：离心机是一种让物体绕轴做圆周旋转来提供一种垂直于轴向外的很强的力的仪器。利用沉淀原理，密度大的物体向外移动，密度小的向内，也就是向着圆心方向移动。实验室里一般要用到离心管，离心以后的结果是密度大的沉淀在管底部，密度小的浮在上部。

说到GT中比较贴近现实的机器，我第一个想到的就是离心机，因为它的用处的非常多。。。

实际上，离心在我们的生活中非常常见，一个典型的就是洗衣机的甩干模式，通过离心作用使得水通过洗衣机筒上的小孔流出去，而我们的衣服则留在筒内；我们在雨天打伞的时候，用手转动伞，会发现伞面上的雨滴都飞了出去，这些都是离心作用。

在GT中我们要用到它的地方最主要就是矿物的处理，当我们用把矿物打成脏粉或净粉之后，就可以用离心机来获取副产了。但是，离心机对于这种固体-固体混合物其实是没有什么办法的，因为离心的原理来源于密度差，比介质重的粒子远离圆心运动，比介质轻的粒子向着圆心运动，这就要求物体的流动性要比较好，才能易于在分子间产生密度流动，最终达到良好的分离效果。因此离心在气体和液体介质中是非常好进行的，甚至可以规定说离心只能在气体和液体介质中进行也不为过。固体则由于流动性差，在单纯的固体介质中密度流动很难，所以离心的效果也可想而知会非常差劲。

那么分离固体粉末的好方法是什么呢？比如风选，举个例子，灰尘落在我们的书上，我们吹口气把灰尘给吹走了，这便是一个很简单的风选过程；还有跳汰分选，比如我们煮饭用到的米中混有一粒豆子，我们可以通过不断地左右摇晃装米的篮子让豆子慢慢浮到米的上面来然后挑走，这就是一种很简单的跳汰分选；此外还有沙里淘金的溜槽分选，以及在GT中实装了的电磁离析机等等。

GT的离心机有一个非常大的作用就是离心液态空气获得一些气体组分，这大概是基于梯度离心的原理，利用离心作用使得样品进行在密度梯度介质中进行离心沉降或者沉降平衡，从而使得样品逐渐各自聚集在某一个特点密度带从而达到富集的效果。这一点其实我们在医学上会用的很多，比如分离某些特定的基因片段，或者mRNA等。

不知道大家有没有注意到，GT离心机中有个别区别于其他绝大多数的离心配方，其产物获得率低，耗电高，在NEI中排在最后。没错，这就是稀有放射性同位素比如铀235从铀238中的分离。其实你想从铀238中离心获得铀235是根本不可能的，我们一般是要利用气体离心或者气体扩散的方法，将铀制成六氟化铀之后，借助235UF6和23UF6细微的密度差，来进行分离，由于铀235的丰度低，这二者之间的密度差也很小，所以需要数千级的多次离心才能把铀235富集到可用作核武器的浓度。详细的资料大家可以自行查阅“铀浓缩”的资料查阅。

机器合成配方科学性：★★★

机器处理配方科学性：★★

机器实用性       ：★★★★★

第一期的不靠谱科普——格雷科技中的机器就到此结束了，皮皮不才，也是第一次写这些东西，如果有什么不对或者不好的地方请一定要不吝赐教！喜欢的，兹瓷的，想肛我的都请踊跃回复吧。

这次我大概不会摸鱼（小声bb）。

NoNamePlay 发表于 2018-7-30 09:52
资瓷大佬硬核科普！
萌新小声哔哔一句，能否意淫GT离心机在处理矿物粉的时候，会将矿物粉放在 ...

是的，这样会更加科学

草死企鹅

科学系机器之——压模器

压模器，其实由于我的专业的缘故，我更爱叫他挤出机。

按照惯例，应该是放一段压模器在Wikipedia上面的定义，但是并没有找到，extruder似乎是被归结在extrusion这个词条之下了，那么我们来看看extrusion的解释吧：

Extrusion is a process used to createobjects of a fixed cross-sectional profile. A material is pushed through a dieof the desired cross-section. The two main advantages of this process overother manufacturing processes are its ability to create very complexcross-sections, and to work materials that are brittle, because the materialonly encounters compressive and shear stresses. It also forms parts with anexcellent surface finish.——Wikipedia

翻译：挤出是一种用于具有固定截面轮廓的工件的制造加工过程。材料被推着穿过一个按照需求设计好了截面形状的模具。这种工艺的两个主要优势是：可以生产具有非常复杂的截面的工件，同时也可以生产比较脆弱的材料，因为材料在挤压的过程中只会遭受到压应力和剪切应力。同时也可以生产表面光洁度非常好的零件。

看了以上的定义之后是不是还有点懵逼，没关系，我给你举个例子，一张图你马上就能懂。有没有吃过我国河南的特色美食饸饹面？饸饹面的制作过程就是一种非常简单的挤出过程。

在装饸饹面团的这个槽里，顶部有活塞压下，四周都是不可形变的，只有通过下面的洞眼被挤出去。

（图片来自百度图片，侵删）

（图片来自Wikipedia-Extrusion词条）

挤出实际上就和饸饹面的制作大同小异：坯料在三向不均匀压应力作用下，从模具的孔口或者缝隙挤出，使之横截面积减小，长度增加，同时截面产生特定的形状，成为所需制品的加工方法叫做挤压，坯料这种加工方式叫挤压成型。

好了，介绍了这么多，我们回到GT中的压模器上面来。我们可以看到GT压模器在除去了大部分机器都需要的电路板，线缆和机器外壳以外，剩下的是电动活塞和几根4x线缆。这几种线缆有什么特点吗？我把它们的名字依次放出来你应该就懂了：铜导线，白铜导线，贝塔尔合金导线，镍铬合金导线，钨钢导线，高速钢G导线，硅岩导线，硅岩合金导线。有什么发现吗？没错，除了铜导线之外，他们全都是高炉线圈的制作材料。

在GT中，这些导线都有一个非常大的特点，那就是电力传输的线损非常之大。有些材料因为他们的电阻比较大，如果拿来做电力传输线路那是非常愚蠢的行为，但是他们的电阻，根据焦耳定律，可以帮助其在通电时产生大量的热量，所以他们常被作为电热丝来使用。在GT中，各种高炉线圈所用到的材料大抵都是这一类（不要问我硅岩是怎么回事，天知道硅岩的电阻多大）

这些导线的作用是做什么的呢，答案是发热给金属预热。在Wikipedia上，挤出工艺被根据分为如下几种：热挤出（Hot Extrusion），冷挤出(Cold Extrusion)，温挤出(Warm Extrusion)。一般而言，至少可以看到在GT中，我们默认的都是热挤出，Hot extrusion is a hot working process, which means it is done abovethe material's recrystallization temperature to keep the material from workhardening and to make it easier to push the material through the die.高于材料结晶温度的挤出温度可以使得材料免于出现加工硬化（一种在冷变形加工下出现的现象，金属材料强度和硬度提高，韧性和塑性下降），所以更容易把材料推着穿过模头。从这一点来看，压模器的合成配方可以说是非常科学了！

玩GT的玩家，对于压模器能够完成的各种任务也就不用我多说了吧，不管是杆，板，外壳，齿轮还是线缆，锭，乃至于镐头，刀刃都可以通过压模器制出，是机器中的豪杰！从这一点来看，压模器能够进行的配方其科学程度也算是很高的了！

不仅如此，对于不同的材料，压模器加工处理的电压和时间也有所不同，一般而言，硬度越高的材料，压模器处理起来会越麻烦，比如钨钢啊，硅岩啊，都需要较高的电压，而且处理时间也长。但是GT中的绝大多数高分子材料，比如聚乙烯，聚氯乙烯，聚苯硫醚等等，那处理速度可快了，嗖嗖嗖就完成了！这也是挺科学的一部分，毕竟高分子材料在这种塑性加工的工艺中，相比金属那处理起来可是简单的多。

机器合成配方科学性：★★★★★

机器处理配方科学性：★★★★★

机器实用性              ：★★★★★

总体评分                 ：★★★★★（机中之鉴

科学系机器之——精密激光蚀刻机

今天的主角是GT中一个科技线上的大敌，耗电大户，曾经让你用一下午时间去筛出来一个精致红宝石的家伙——精密激光蚀刻机

现实中的激光蚀刻实际上远比GT中的激光蚀刻要复杂的多，不是像GT中的机器一样，激光通过透镜把晶圆上面直接削掉一部分就完事了，今天给大家简要介绍一下这其中的流程。

首先我们通过熔炼和纯化，提拉工序，得到了柱状单晶硅，单晶硅拥有近乎完美的晶体结构，这也是其用来制造电路元件的物理基础。之后我们通过对单晶硅等径部分的切割，得到了大量的晶圆，这一步相信大家在GT芯片的制造过程中都经历过。

晶圆首先经过清洗，用超净空气吹干之后，放置在旋涂机上，利用机器的旋转旋涂上薄薄的一层光刻胶，这个过程和往蛋糕坯上抹奶油是比较类似的，但是它是借助光刻胶自身的流动性做离心运动，因此在控制得当的情况下旋涂层可以比机械涂抹更加均匀。然后根据自身的情况，选择合适的光来进行蚀刻。

光刻其实和我们雕刻有异曲同工之妙，同样分为阴刻和阳刻。与之不同的是，被雕刻的物件从木头石头变成了光刻胶，同时刻刀也变成了激光束。阴刻和阳刻取决于光刻胶的种类。光刻胶是属于感光型高分子材料，如果光刻胶属于光分解型的光刻胶的话，那么被光照射到的地方就会分解成为小分子单体，这些小分子单体往往是可以溶于水这种极性强的溶剂的，所以在光照射后用超净水冲洗，就可以把被光照射过的地方冲洗掉，暴露出底部的单晶硅晶圆，这样是不是和雕刻中的阳刻比较像；而有的光刻胶属于光聚合型，被光照射过的地方会发生交联形成网状的分子结构，这种结构反而更加难以溶解在溶剂中，所以照射后拿溶剂冲洗，就会把没有被照射过的地方的光刻胶冲洗走，暴露出单晶硅晶圆，这就类似于阴刻。

在这之后，用化学试剂蚀刻光处理后的单晶硅晶圆，就可以把上面没有光刻胶的部分给蚀刻掉，这时候硅晶圆上的最小的电路单元——晶体管的雏形就形成了。之后我们再利用原子掺杂，常见的比如砷，氮，锑等3或者5价元素，将这些元素混入单晶硅中，并且加热，加热后的这些原子能够越过势垒，闯入晶格中并且替换掉单晶硅中的硅原子而形成N型或者P型半导体，成千上万个这种半导体小区域就相当于各式各样的小型电子元件，例如小三极管，小二极管等等，共同构成了芯片。

之后，为了将各个分离的电子元件形成一个整体，必须将其联系起来。首先在表面上先镀上一层导电性良好的金属材料，然后利用与上述的方法类似的步骤，利用化学+光蚀刻掉我们不需要的部分，留下导线将各个小片区联系起来。之后再进行化学机械研磨，同时借助化学和机械的方法，将蚀刻之后的晶圆表面整平，形成绝对平整的一块平面。之后就可以对其进行切割，封装，测试等操作了。

以上的内容文字描述其实不是很方便，如果大家有兴趣的话可以去搜索一些光刻机相关的视频，其中有不少配合动画都描述的非常清楚。


回到游戏吧！精密激光蚀刻机这台机器的合成配方里特殊的部件是：发射器和两个活塞。其实我个人觉得发射器+两个电动马达或者机械臂的配方会更加合适，因为在蚀刻过程中会需要旋转晶圆。

而对于精密激光蚀刻机能够执行的配方，我认为GT还是做得比较科学的，有一些芯片，比如中央处理器芯片，QBit芯片等等，都是在蚀刻之后还有经过化学反应釜的处理，利用萤石或者量子之眼去进行。。。掺杂？好吧我们姑且这么理解。

机器合成配方科学性：★★★
机器处理配方科学性：★★★★
机器实用性        ：★★★★

说句题外话吧，之前我国的中兴公司就是因为芯片的事情，被美国高通公司摆了一道，因为我国光刻机的技术距离国际先进水平还有不小的距离，自主掌握的光刻机技术只能用来生产一些精度要求不高的芯片，光刻机的核心技术仍然掌握在国外的公司手中，并且对我国实行严格的技术封锁。这其实也是我为什么想要去学习高分子材料和电子工程的交叉学科的原因之一。

之前几天因为在准备出国的事情，加上自己感情方面的一些事情，所以鸽了好几天。在美国落地安顿好之后会保持更新的！！！希望大家可以继续兹瓷

科学系机器之——化学反应釜

相信所有玩过GT的朋友对这个机器都不会陌生：

他造价不高，却极其实用；他极其实用，却又相当麻烦；他有一个更加方便高效的哥哥，但在这之前你必须把弟弟搞定了。

没错，这就是本期的主角：化学反应釜——一个从低压伴随你到毕业的机器。

我们照旧先来看看Wikipedia对于化学反应釜的定义：

A chemical reactor is an enclosed volume inwhich a chemical reaction takes place. In chemical engineering, it is generallyunderstood to be a process vessel used to carry out a chemical reaction, whichis one of the classic unit operations in chemical process analysis. The designof a chemical reactor deals with multiple aspects of chemical engineering.Chemical engineers design reactors to maximize net present value for the givenreaction. Designers ensure that the reaction proceeds with the highestefficiency towards the desired output product, producing the highest yield ofproduct while requiring the least amount of money to purchase and operate.Normal operating expenses include energy input, energy removal, raw materialcosts, labor, etc. Energy changes can come in the form of heating or cooling,pumping to increase pressure, frictional pressure loss or agitation.

化学反应釜是一个化学反应在其中发生的密闭的仪器。化工中，化学反应釜常常被理解为一个进行化学反应的处理容器，这是化学过程分析中的经典单元操作之一。化学反应器的设计涉及化学工程的多个方面。化学工程师设计反应器以使给定反应的净现值最大化。设计人员确保反应以最高效率输出所需产品，产生最高产量，同时需要最少的资金购买和操作。正常运行费用包括能量输入，能量消除，原材料成本，劳动力等。能量变化可以以加热或冷却，泵送以增加压力，摩擦压力损失或搅动的形式出现。

实际上，根据我学习工作经历和搜集到的资料来看，大多数规模相当的化学反应釜内部的构造都是大同小异。我放上几张图来帮助大家有个更加直观的认识：

以上图片前三张来自Wikipedia，最后一张来自广州江鹰科技有限公司的树脂反应釜介绍

http://www.qy6.com/qyml/plistshow2105257_p5.html

反应釜的构造大概也就是如图所示：

一个罐子作为主体，这个罐子在小型反应釜中一般采用玻璃材质，中型反应釜和大型反应釜由于玻璃的刚度问题，难以实现成型和保证使用时的稳定，一般采用金属作为釜体，在内衬涂上搪瓷，聚合物或者不发生反应的惰性金属（以钛为代表）涂层，避免金属罐体和其中的化学物质发生反应；

罐子的外层是一个加热用的夹套（当然也有一些反应需要冷介质来保持低温，但是一般而言加热的占绝大多数），这个夹套和我们学习化学时所见过的冷凝管的原理类似，不过冷凝管是用温度低的介质来吸走热量，而夹套则是用高温介质加热物料；加热介质常见的有导热油，也有直接使用高压蒸汽加热的。

搅拌桨起到的是传质，也就是混合物料的作用，让物料浓度在整个反应体系内均匀分布，不至于出现高度的局部过浓，也可以使得反应体系内热交换更加迅速，避免出现局部过热和温度不均等现象。搅拌桨有很多种类型，比较简单常见的有锚式和框式，螺带式，桨式，涡轮式（GT里面的转子和这个比较近似）等等，这些都可以根据反应釜的实际使用需要来选择。

比如粘度较大的就应该选择涡轮式的，因为虽然搅拌效果不能达到较高的水平，但是截面积较小，在搅拌时以倾向于水平剪切方向与流体接触，不会有很大面积的垂直于桨叶平面的受力，所以即使搅拌粘度较大的流体时载荷也不会很大。而且相较于锚式和框式搅拌桨，这种搅拌桨和搅拌器轴体的连接处面积较大，所能够承受的载荷也比较大，因此粘度较大的流体，比如高粘度聚合物的生产过程中就往往倾向于使用这种搅拌桨。（不知道我的表述有没有清楚，如果没有的话请留言给我，我将会尽量做一个图来解释）。

此外，在规模特别大的反应釜中，会采用使用气体进行气流搅拌。

搅拌桨与轴体一般使用销钉，平键结构连接或者是过盈配合，也有直接焊接或者一体铸造成型的，但是这两种方式就不利于检修，更换转子等操作。轴体上方与电机连接，一般而言为了避免轴体和电机的转轴轴线不在一条线上也就是出现偏心，我们会在二者连接处加上一个万向节（这个我尽量去一下工作时候的动图），这样即使二者出现偏心，对于搅拌也不会有太大的影响。

       因为搅拌桨产生的流动一般是以层流为主，有的时候为了达到更好的传质效果，会在反应釜壁上加一些挡板，这些挡板会如同大坝一样将层流阻断，并且沿着挡板的方向分流开，被分开后的流动又会和其它层流相互作用而对整体的反应体系产生一定的扰动（试想一下你在脸盆里首先用手搅出一个漩涡，然后待漩涡形成之后把手放进去，这时漩涡的层流就被手给打乱了），这种扰动对于传质是有利的。

以上几个就是反应釜的关键部位了，接下来我们来介绍一些次要的部位：

阀门：反应釜的阀门一般开在釜体正下方，是物料和介质的出口。阀门的种类不限，可以手动开启也可以利用电动，气动来开启。

加料口：加料口一般处于反应釜的侧边或者上部，是物料进入反应釜的通道。为控制加料速度，可以采用各种方法：流量计，阀门，漏斗，料斗等等。

温度计：一般而言反应釜都需要配备温度计，且与加热控制系统形成反馈以达到自动控温的目的。

压力计/压力表：对于反应釜内部压力有较严格要求的情况下，反应釜可以加装压力表或者压力计，并且设置超压自动反馈泄压或者超压报警系统来确保安全。

冷凝管：冷凝管的目的是回收在较高的温度下挥发出去的物料，比如有机溶剂，常见的有苯，甲苯等等。

此外，某些反应釜因为特殊的要求，例如高压，就需要对釜体进行加厚以适应强大的压力，并且对各个出入口进行气密性处理，对于接口进行机械或者填料密封；对于反应中有气体产生的化学反应，反应釜则需要增加专门的排气口；对于需要真空或者需要保护气氛的反应，则应该增加相应的真空泵接口和保护气体输入/输出口。

好啦~让咱们看看化学反应釜的配方是否符合实际吧！

LV和MV的反应釜合成配方需要两个玻璃，一般来说，小型反应釜的釜体材料是玻璃，所以这两个玻璃的存在是没有问题的；HV及以上的反应釜则将两个玻璃替换为了聚乙烯流体管道，并且随着电压等级的增高这个管道也是越来越大，这个我们可以认为是加料通道或者是出料通道，同样在科学性上也没有太大问题。合成配方中的电动马达提供搅拌动力，加上一个转子，这一点算得上比较科学了。线缆和电路板都是标配了，这个不做评价。要我来说，我觉得把转子和马达换个位置会比较好，因为一般的反应釜，电机都是在上部。此外，这个合成表中缺少了加热系统，如果可以把线缆换成4x的加热线圈材料线缆，比如白铜之类的我觉得会更加科学。

化学反应釜能进行的化学反应太多了，我从中挑几个刺儿出来吧：

用钚制造氡气，虽然说原理归结为衰变还说得通，但是你这钚一点也不消耗可以无限循环似乎显得有点不够科学；

用矿物花或者矿物蜂窝配合粉碎矿石反应获得洗净矿石与副产液体，这个其实。。。怎么看都不像一个科学的配方。

机器合成配方科学性：★★★★

机器处理配方科学性：★★★★

机器实用性       ：★★★★★

本期皮皮的正经科普就到这结束了，希望大家继续喜欢和支持皮皮

其实是因为皮皮最近初来乍到美国还没有安顿下来，加上人生地不熟以及之前一些比较麻烦的感情问题，所以鸽了可能有十天左右吧，但是这个专题是我一直想要做给大家的，也是我会一直做下去的！所以弃坑大约是不可能的了~（震声）希望大家能够继续支持我！我会尽量保证一周一到两次更新吧。以后大概会把这些全部都整理起来做一个视频，到时候如果有可能的话也许会去一些工厂实地拍摄什么的吧（但愿如此）不要在叫我摸鱼怪了，我会很努力的~