केवलर से 10 गुना अधिक मजबूत: अनाकार सिलिकॉन कार्बाइड सामग्री विज्ञान में क्रांति ला सकता है

दशकों से, उच्च तन्यता भार के तहत अत्यधिक संवेदनशील यांत्रिक अनुनादकों को साकार करने के लिए पतली फिल्म सामग्री का उपयोग किया जाता रहा है। यद्यपि उच्च तन्यता तनाव का उपयोग करने वाले कम-अपव्यय यांत्रिक सेंसर को साकार करने में काफी प्रगति हुई है, यहां तक ​​कि सर्वोत्तम रणनीतियों का प्रदर्शन भी अनुनादक सामग्री की तन्यता टूटने की ताकत से सीमित है।

सहायक प्रोफेसर रिचर्ड नॉर्ट के नेतृत्व में टीयू डेल्फ़्ट के शोधकर्ताओं ने एक असाधारण नई सामग्री पेश की है जो सामग्री विज्ञान की दुनिया को प्रभावित करने का वादा करती है: अनाकार सिलिकॉन कार्बाइड (ए-सीआईसी)।

न केवल यह सामग्री बेहद मजबूत है, बल्कि इसमें यांत्रिक गुण भी हैं जो माइक्रोचिप कंपन अलगाव के लिए महत्वपूर्ण हैं। इसलिए अनाकार सिलिकॉन कार्बाइड अति-संवेदनशील माइक्रोचिप सेंसर बनाने के लिए विशेष रूप से उपयुक्त है।

संभावित अनुप्रयोगों की सीमा बहुत विस्तृत है। अति-संवेदनशील माइक्रोचिप सेंसर और उन्नत सौर कोशिकाओं से लेकर अग्रणी अंतरिक्ष अन्वेषण और डीएनए अनुक्रमण तकनीक तक। इसकी स्केलेबिलिटी के साथ संयुक्त सामग्री की ताकत के फायदे इसे अविश्वसनीय रूप से आशाजनक बनाते हैं।

नॉट बताते हैं, "अनाकार होने की इस मुख्य संपत्ति को बेहतर ढंग से समझने के लिए, अधिकांश सामग्रियों को एक नियमित पैटर्न में व्यवस्थित परमाणुओं से बना माना जाता है, जैसे कि एक जटिल लेगो टावर।" "इन सामग्रियों को 'क्रिस्टलीय' सामग्री कहा जाता है, जैसे हीरा। इसके कार्बन परमाणु पूरी तरह से होते हैं। हालांकि, अनाकार सामग्री बेतरतीब ढंग से खड़ी लेगो ईंटों की तरह होती है, लेकिन अपेक्षाओं के विपरीत, यह यादृच्छिकता नाजुकता का कारण नहीं बनती है। वास्तव में, अनाकार सिलिकॉन कार्बाइड उस ताकत को प्रदर्शित करता है जो यह यादृच्छिकता पैदा करती है।"

नई सामग्री की तन्य शक्ति 10 गीगापास्कल (जीपीए) है। नॉट ने कहा, "इसका मतलब समझने के लिए, टेप के एक टुकड़े को तब तक खींचने की कोशिश करने की कल्पना करें जब तक वह टूट न जाए।" "अब, यदि आप 10 GPa के तन्य तनाव के बराबर अनुकरण करना चाहते हैं, तो आपको टेप के टूटने से पहले लगभग 10 मध्यम आकार की कारों को एक सिरे से दूसरे सिरे तक लटकाना होगा।"

nanospring

शोधकर्ताओं ने सामग्री की तन्य शक्ति का परीक्षण करने के लिए एक अभिनव विधि का उपयोग किया। जबकि पारंपरिक तरीकों से सामग्री को अपनी जगह पर रखने के तरीके के कारण त्रुटियां हो सकती हैं, उन्होंने माइक्रोचिप तकनीक का उपयोग किया। एक सिलिकॉन सब्सट्रेट पर अनाकार सिलिकॉन कार्बाइड की एक पतली फिल्म विकसित करके और इसे निलंबित करके, उन्होंने उच्च तन्यता बलों को प्रेरित करने के लिए नैनोरिंग की ज्यामिति का शोषण किया। इनमें से कई संरचनाएँ बनाकर और तन्य बल बढ़ाकर, उन्होंने ध्यान से टूटने वाले बिंदु का निरीक्षण किया। यह माइक्रोचिप-आधारित दृष्टिकोण न केवल अभूतपूर्व सटीकता सुनिश्चित करता है बल्कि भविष्य की सामग्रियों के परीक्षण का मार्ग भी प्रशस्त करता है।

हमें नैनोरिंग्स की देखभाल करने की आवश्यकता क्यों है? नैनोरिंग सबसे बुनियादी बिल्डिंग ब्लॉक हैं और अधिक जटिल निलंबित संरचनाओं के निर्माण का आधार हैं। नैनोरिंग्स में उच्च उपज शक्ति का प्रदर्शन अपने सबसे बुनियादी रूप में शक्ति का प्रदर्शन कर रहा है।

सूक्ष्म से स्थूल तक

जो चीज़ इस सामग्री को अद्वितीय बनाती है वह है इसकी मापनीयता। कार्बन परमाणुओं की एक परत से बना ग्राफीन अपनी अद्भुत ताकत के लिए जाना जाता है, लेकिन बड़ी मात्रा में इसका उत्पादन करना मुश्किल है। यद्यपि हीरे अविश्वसनीय रूप से मजबूत होते हैं, वे प्रकृति में दुर्लभ होते हैं और उन्हें संश्लेषित करना महंगा होता है। दूसरी ओर, अनाकार सिलिकॉन कार्बाइड का उत्पादन वेफर पैमाने पर किया जा सकता है, जो यह अविश्वसनीय रूप से मजबूत थोक सामग्री प्रदान करता है।

नॉट ने निष्कर्ष निकाला, "अनाकार सिलिकॉन कार्बाइड के आगमन के साथ, हम तकनीकी संभावनाओं से भरे माइक्रोचिप अनुसंधान की दहलीज पर खड़े हैं।"

इस मजबूत, पतली-फिल्म सामग्री में नैनोमैकेनिकल सेंसर, सौर सेल, जैविक अनुप्रयोगों, अंतरिक्ष अन्वेषण और अन्य क्षेत्रों में अनुप्रयोगों की काफी संभावनाएं हैं जहां गतिशील वातावरण में ताकत और स्थिरता की आवश्यकता होती है। इस अध्ययन के निष्कर्ष उच्च-प्रदर्शन अनुप्रयोगों में अनाकार पतली फिल्म सामग्री के उपयोग के लिए नई संभावनाएं खोलते हैं।

संकलित स्रोत: ScitechDaily