ಪೋರಸ್ ಸಿಲಿಕಾನ್ ಕಾರ್ಬೈಡ್ ಸೆರಾಮಿಕ್ಸ್ ಎಂದರೇನು?

ಮಾದರಿಗಳು ಯಾವಾಗಸರಂಧ್ರ ಸಿಲಿಕಾನ್ ಕಾರ್ಬೈಡ್ ಸೆರಾಮಿಕ್ಸ್ಪ್ರಯೋಗಾಲಯದಲ್ಲಿ ಮೊದಲು ಕಾಣಿಸಿಕೊಂಡಾಗ, ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನ್ ಸೂಕ್ಷ್ಮದರ್ಶಕದ ಅಡಿಯಲ್ಲಿ ಪ್ರಸ್ತುತಪಡಿಸಲಾದ ಜೇನುಗೂಡಿನಂತಹ ರಚನೆಗಳು ಮಿಲಿಯನ್ ಪಟ್ಟು ವರ್ಧಿಸಲ್ಪಟ್ಟ ಜೇನುಗೂಡಿನಂತೆ ಕಾಣುತ್ತಿದ್ದವು. 15-60% ರಷ್ಟು ಸರಂಧ್ರತೆಯನ್ನು ಹೊಂದಿರುವ ಈ ವಿಶೇಷ ವಸ್ತುವು ಏರೋಸ್ಪೇಸ್ ಎಂಜಿನ್‌ಗಳ ದಹನ ಕೊಠಡಿಗಳಿಂದ ನಮ್ಮ ದೈನಂದಿನ ಜೀವನಕ್ಕೆ ಸದ್ದಿಲ್ಲದೆ ಚಲಿಸುತ್ತಿದೆ.

1600℃ ತಾಪಮಾನದಲ್ಲಿ ಅನಿಲ ಟರ್ಬೈನ್‌ನಲ್ಲಿ, ಸಾಮಾನ್ಯ ವಸ್ತುಗಳು ಕರಗಿದ ಕಬ್ಬಿಣವಾಗಿ ಬದಲಾಗಿವೆ, ಆದರೆ ಸರಂಧ್ರ ಸಿಲಿಕಾನ್ ಕಾರ್ಬೈಡ್ ಅದ್ಭುತ ಸ್ಥಿರತೆಯನ್ನು ಕಾಯ್ದುಕೊಳ್ಳುತ್ತದೆ. ಕಳೆದ ವರ್ಷ, ಚೈನೀಸ್ ಅಕಾಡೆಮಿ ಆಫ್ ಸೈನ್ಸಸ್‌ನ ಶಾಂಘೈ ಇನ್‌ಸ್ಟಿಟ್ಯೂಟ್ ಆಫ್ ಸೆರಾಮಿಕ್ಸ್‌ಗೆ ಭೇಟಿ ನೀಡಿದಾಗ, ಸಂಶೋಧಕರೊಬ್ಬರು ಆಸಕ್ತಿದಾಯಕ ಪ್ರಯೋಗವನ್ನು ಪ್ರದರ್ಶಿಸಿದರು: ಆಮ್ಲಜನಕ-ಅಸಿಟಿಲೀನ್ ಜ್ವಾಲೆಯಲ್ಲಿ (ಸುಮಾರು 3000℃) ಸರಂಧ್ರ ಸಿಲಿಕಾನ್ ಕಾರ್ಬೈಡ್ ಹಾಳೆಯನ್ನು ಇರಿಸಿದಾಗ, ಹಿಂಭಾಗದಲ್ಲಿರುವ ಥರ್ಮಾಮೀಟರ್ ಅದು ಕೇವಲ 72℃ ರಷ್ಟು ಏರಿದೆ ಎಂದು ತೋರಿಸಿದೆ. β-SiC ಸ್ಫಟಿಕ ರಚನೆಯಿಂದ ಪಡೆದ ಈ ಶಾಖ ಪ್ರತಿರೋಧವು ಬಾಹ್ಯಾಕಾಶ ನೌಕೆಯ ಉಷ್ಣ ರಕ್ಷಣಾ ವ್ಯವಸ್ಥೆಗೆ "ಅದೃಶ್ಯ ರಕ್ಷಾಕವಚ" ವನ್ನಾಗಿ ಮಾಡುತ್ತದೆ. ಇನ್ನೂ ಉತ್ತಮವಾದದ್ದು, ಆ ಮೈಕ್ರಾನ್ ಗಾತ್ರದ ರಂಧ್ರಗಳು ಲೆಕ್ಕವಿಲ್ಲದಷ್ಟು ಸಣ್ಣ ಚಿಮಣಿಗಳಂತೆ, ಘನ ಸೆರಾಮಿಕ್ಸ್‌ಗೆ ಹೋಲಿಸಿದರೆ ಶಾಖ ವಹನ ದಕ್ಷತೆಯನ್ನು 40-60% ರಷ್ಟು ಕಡಿಮೆ ಮಾಡುತ್ತದೆ.

ಮೂಲತಃ ವಿಪರೀತ ಪರಿಸರಗಳಿಗಾಗಿ ಅಭಿವೃದ್ಧಿಪಡಿಸಲಾದ ಈ ರೀತಿಯ ಸೆರಾಮಿಕ್ ವೈದ್ಯಕೀಯ ಕ್ಷೇತ್ರದಲ್ಲಿ ಎರಡನೇ ವಸಂತವನ್ನು ಅನುಭವಿಸುತ್ತದೆ ಎಂದು ಬಹುಶಃ ವಸ್ತು ವಿಜ್ಞಾನಿಗಳು ನಿರೀಕ್ಷಿಸಿರಲಿಲ್ಲ. 2024 ರಲ್ಲಿ ಜರ್ನಲ್ ಆಫ್ ಬಯೋಮೆಟೀರಿಯಲ್ಸ್‌ನಲ್ಲಿ ಪ್ರಕಟವಾದ ಕ್ಲಿನಿಕಲ್ ಸಂಶೋಧನೆಯು ಗ್ರೇಡಿಯಂಟ್ ರಂಧ್ರದ ಗಾತ್ರದ ರಚನೆಗಳನ್ನು ಹೊಂದಿರುವ ಸಿಲಿಕಾನ್ ಕಾರ್ಬೈಡ್ ಸ್ಕ್ಯಾಫೋಲ್ಡ್‌ಗಳು (ಮೇಲ್ಮೈಯಲ್ಲಿ 5μm ಮತ್ತು ಕೆಳಭಾಗದಲ್ಲಿ 200μm) ಸಾಂಪ್ರದಾಯಿಕ ಟೈಟಾನಿಯಂ ಮಿಶ್ರಲೋಹ ಇಂಪ್ಲಾಂಟ್‌ಗಳಿಗಿಂತ 2.3 ಪಟ್ಟು ಹೆಚ್ಚಿನ ಮೂಳೆ ಏಕೀಕರಣ ದರವನ್ನು ಹೊಂದಿವೆ ಎಂದು ತೋರಿಸುತ್ತದೆ.

ಸರಂಧ್ರ ಸಿಲಿಕಾನ್ ಕಾರ್ಬೈಡ್ ಅನ್ನು ತಯಾರಿಸುವ ಪ್ರಕ್ರಿಯೆಯು ಸ್ವತಃ ಒಂದು ರಾಸಾಯನಿಕ ಮ್ಯಾಜಿಕ್ ಆಗಿದೆ. ರಂಧ್ರ-ರೂಪಿಸುವ ಏಜೆಂಟ್ ವಿಧಾನ (ಸಾಮಾನ್ಯವಾಗಿ ಪಾಲಿಮೀಥೈಲ್ ಮೆಥಾಕ್ರಿಲೇಟ್ ಮೈಕ್ರೋಸ್ಪಿಯರ್ಸ್) ಅಥವಾ ರಿಯಾಕ್ಷನ್ ಸಿಂಟರ್ರಿಂಗ್ ವಿಧಾನದ ಮೂಲಕ, ವಸ್ತು ಎಂಜಿನಿಯರ್‌ಗಳು ಸುಗಂಧ ದ್ರವ್ಯಗಳಂತೆ ರಂಧ್ರ ಗುಣಲಕ್ಷಣಗಳನ್ನು ನಿಖರವಾಗಿ ನಿಯಂತ್ರಿಸಬಹುದು. ಕುತೂಹಲಕಾರಿಯಾಗಿ, ಯುನೈಟೆಡ್ ಸ್ಟೇಟ್ಸ್‌ನಲ್ಲಿರುವ 3M ಕಂಪನಿಯ ಇತ್ತೀಚಿನ ಪೇಟೆಂಟ್ ಮರುಬಳಕೆಯ ಡಯಾಟೊಮೈಟ್ ಅನ್ನು ನೈಸರ್ಗಿಕ ಟೆಂಪ್ಲೇಟ್‌ನಂತೆ ಬಳಸುವುದರಿಂದ ಉತ್ಪಾದನಾ ವೆಚ್ಚವನ್ನು 18% ರಷ್ಟು ಕಡಿಮೆ ಮಾಡುವುದಲ್ಲದೆ, ಅನಿರೀಕ್ಷಿತವಾಗಿ ಹವಳದ ಮೂಳೆಗಳಂತೆಯೇ ಬಯೋನಿಕ್ ರಚನೆಯನ್ನು ಪಡೆಯುತ್ತದೆ ಎಂದು ತೋರಿಸುತ್ತದೆ. ಈ "ತ್ಯಾಜ್ಯವನ್ನು ನಿಧಿಯಾಗಿ ಪರಿವರ್ತಿಸುವ" ತಂತ್ರವು "ಅನುಪಯುಕ್ತದ ಉಪಯುಕ್ತತೆ" ಎಂಬ ಟಾವೊವಾದಿ ಬುದ್ಧಿವಂತಿಕೆಯೊಂದಿಗೆ ನಿಖರವಾಗಿ ಹೊಂದಿಕೆಯಾಗುತ್ತದೆ.

ಅಪ್ಲಿಕೇಶನ್

• ಪರಿಸರ ಸಂರಕ್ಷಣಾ ಕ್ಷೇತ್ರದಲ್ಲಿ:ಡೀಸೆಲ್ ವಾಹನಗಳ ಕಣ ಫಿಲ್ಟರ್‌ಗಳ (DPF) ಪ್ರಮುಖ ವಸ್ತುವಾಗಿ, ಇದು PM2.5 ರ 99.7% ಅನ್ನು ಸೆರೆಹಿಡಿಯಬಹುದು.
•  ಇಂಧನ ಕ್ರಾಂತಿ:ಘನ ಆಕ್ಸೈಡ್ ಇಂಧನ ಕೋಶಗಳಿಗೆ (SOFC) ಎಲೆಕ್ಟ್ರೋಡ್ ಬೆಂಬಲವು ವಿದ್ಯುತ್ ಉತ್ಪಾದನಾ ದಕ್ಷತೆಯನ್ನು 65% ಕ್ಕೆ ಹೆಚ್ಚಿಸುತ್ತದೆ.
•  ಬಯೋಮೆಡಿಕಲ್:3D-ಮುದ್ರಿತ ಮೂಳೆ ಸ್ಕ್ಯಾಫೋಲ್ಡ್‌ಗಳ ರಂಧ್ರ ರಚನೆಯು ಜೀವಕೋಶದ ಬೆಳವಣಿಗೆಯನ್ನು ಉತ್ತೇಜಿಸುತ್ತದೆ ಮತ್ತು ಕ್ಲಿನಿಕಲ್ ಹೀಲಿಂಗ್ ಚಕ್ರವನ್ನು 30% ರಷ್ಟು ಕಡಿಮೆ ಮಾಡುತ್ತದೆ.
•  ಅರೆವಾಹಕ ಉತ್ಪಾದನೆ:ವೇಫರ್ ಪಾಲಿಶಿಂಗ್ ಪ್ಯಾಡ್‌ಗಳ ಜೀವಿತಾವಧಿಯನ್ನು ಮೂರು ಪಟ್ಟು ಹೆಚ್ಚಿಸಲಾಗಿದೆ ಮತ್ತು TSMC ಯ 3nm ಪ್ರಕ್ರಿಯೆಯನ್ನು ದೊಡ್ಡ ಪ್ರಮಾಣದಲ್ಲಿ ಖರೀದಿಸಲಾಗಿದೆ.