છિદ્રાળુ સિલિકોન કાર્બાઇડ સિરામિક્સ શું છે?

જ્યારે ના નમૂનાઓછિદ્રાળુ સિલિકોન કાર્બાઇડ સિરામિક્સજ્યારે સૌપ્રથમ પ્રયોગશાળામાં જોવામાં આવ્યું હતું, ત્યારે ઇલેક્ટ્રોન માઇક્રોસ્કોપ હેઠળ રજૂ કરાયેલ મધપૂડા જેવી રચનાઓ બિલકુલ મધપૂડા જેવી દેખાતી હતી જે દસ લાખ વખત મોટી થઈ હતી. 15-60% ની છિદ્રાળુતા ધરાવતું આ ખાસ સામગ્રી એરોસ્પેસ એન્જિનના કમ્બશન ચેમ્બરમાંથી શાંતિથી આપણા રોજિંદા જીવનમાં આગળ વધી રહ્યું છે.

૧૬૦૦℃ તાપમાને ગેસ ટર્બાઇનમાં, સામાન્ય પદાર્થો લાંબા સમયથી પીગળેલા લોખંડમાં ફેરવાઈ ગયા છે, પરંતુ છિદ્રાળુ સિલિકોન કાર્બાઇડ આશ્ચર્યજનક સ્થિરતા જાળવી રાખે છે. ગયા વર્ષે, ચાઇનીઝ એકેડેમી ઓફ સાયન્સની શાંઘાઈ ઇન્સ્ટિટ્યૂટ ઓફ સિરામિક્સની મુલાકાત લેતી વખતે, એક સંશોધકે એક રસપ્રદ પ્રયોગ દર્શાવ્યો: ઓક્સિજન-એસિટિલીન જ્યોત (લગભગ ૩૦૦૦℃) માં છિદ્રાળુ સિલિકોન કાર્બાઇડ શીટ મૂકીને, પાછળના થર્મોમીટરે દર્શાવ્યું કે તે ફક્ત ૭૨℃ વધ્યું. β-SiC સ્ફટિક માળખામાંથી મેળવેલ આ ગરમી પ્રતિકાર તેને અવકાશયાનની થર્મલ સુરક્ષા પ્રણાલી માટે "અદ્રશ્ય બખ્તર" બનાવે છે. તેનાથી પણ સારું, તે માઇક્રોન-કદના છિદ્રો અસંખ્ય નાના ચીમની જેવા છે, જે ઘન સિરામિક્સની તુલનામાં ગરમી વહન કાર્યક્ષમતામાં ૪૦-૬૦% ઘટાડો કરે છે.

કદાચ મટીરીયલ વૈજ્ઞાનિકોએ પણ અપેક્ષા રાખી ન હતી કે આ પ્રકારના સિરામિક, જે મૂળરૂપે આત્યંતિક વાતાવરણ માટે વિકસાવવામાં આવ્યા હતા, તે તબીબી ક્ષેત્રમાં બીજા વસંતનો અનુભવ કરશે. 2024 માં જર્નલ ઓફ બાયોમટીરિયલ્સમાં પ્રકાશિત ક્લિનિકલ સંશોધન દર્શાવે છે કે ગ્રેડિયન્ટ પોર સાઇઝ સ્ટ્રક્ચર્સ (સપાટી પર 5μm અને તળિયે 200μm) ધરાવતા સિલિકોન કાર્બાઇડ સ્કેફોલ્ડ્સમાં પરંપરાગત ટાઇટેનિયમ એલોય ઇમ્પ્લાન્ટ્સ કરતા 2.3 ગણો વધુ હાડકાના એકીકરણ દર હોય છે.

છિદ્રાળુ સિલિકોન કાર્બાઇડ તૈયાર કરવાની પ્રક્રિયા પોતે એક રાસાયણિક જાદુ છે. છિદ્ર-રચના એજન્ટ પદ્ધતિ (સામાન્ય રીતે પોલિમિથાઇલ મેથાક્રાયલેટ માઇક્રોસ્ફિયર્સ) અથવા પ્રતિક્રિયા સિન્ટરિંગ પદ્ધતિ દ્વારા, મટીરીયલ એન્જિનિયરો પરફ્યુમર્સની જેમ છિદ્રોની લાક્ષણિકતાઓને ચોક્કસ રીતે નિયંત્રિત કરી શકે છે. રસપ્રદ વાત એ છે કે, યુનાઇટેડ સ્ટેટ્સમાં 3M કંપનીની નવીનતમ પેટન્ટ દર્શાવે છે કે રિસાયકલ ડાયટોમાઇટનો કુદરતી નમૂના તરીકે ઉપયોગ કરવાથી ઉત્પાદન ખર્ચમાં 18% ઘટાડો થાય છે, પરંતુ અણધારી રીતે કોરલ હાડકાં જેવી બાયોનિક રચના પણ પ્રાપ્ત થાય છે. આ "કચરાને ખજાનામાં ફેરવવાની" તકનીક "નકામાની ઉપયોગીતા" ના તાઓવાદી શાણપણ સાથે ચોક્કસ રીતે સુસંગત છે.

અરજી

• પર્યાવરણીય સંરક્ષણના ક્ષેત્રમાં:ડીઝલ વાહન પાર્ટિક્યુલેટ ફિલ્ટર્સ (DPF) ના મુખ્ય સામગ્રી તરીકે, તે PM2.5 ના 99.7% ને પકડી શકે છે.
•  ઊર્જા ક્રાંતિ:સોલિડ ઓક્સાઇડ ફ્યુઅલ સેલ (SOFC) માટે ઇલેક્ટ્રોડ સપોર્ટ પાવર ઉત્પાદન કાર્યક્ષમતાને 65% સુધી વધારે છે
•  બાયોમેડિકલ:3D-પ્રિન્ટેડ હાડકાના સ્કેફોલ્ડ્સની છિદ્ર રચના કોષ વૃદ્ધિને પ્રોત્સાહન આપે છે અને ક્લિનિકલ હીલિંગ ચક્રને 30% ટૂંકાવે છે.
•  સેમિકન્ડક્ટર ઉત્પાદન:વેફર પોલિશિંગ પેડ્સનું આયુષ્ય ત્રણ ગણું વધારવામાં આવ્યું છે, અને TSMC ની 3nm પ્રક્રિયા જથ્થાબંધ ખરીદવામાં આવી છે.