जेव्हा नमुनेसच्छिद्र सिलिकॉन कार्बाइड सिरॅमिक्सजेव्हा या रचना प्रथम प्रयोगशाळेत पाहण्यात आल्या, तेव्हा इलेक्ट्रॉन मायक्रोस्कोपखाली त्या मधमाशांच्या पोळ्याला दहा लाख पट मोठे करून पाहिल्यासारख्या हुबेहूब दिसत होत्या. १५-६०% सच्छिद्रता असलेला हा विशेष पदार्थ आता अंतराळयानांच्या इंजिनांच्या ज्वलन कक्षांमधून हळूहळू आपल्या दैनंदिन जीवनात प्रवेश करत आहे.
१६००°C तापमानाच्या गॅस टर्बाइनमध्ये, सामान्य पदार्थ फार आधीच वितळलेल्या लोखंडात रूपांतरित होतात, परंतु सच्छिद्र सिलिकॉन कार्बाइड आश्चर्यकारक स्थिरता टिकवून ठेवते. गेल्या वर्षी, चायनीज ॲकॅडमी ऑफ सायन्सेसच्या शांघाय इन्स्टिट्यूट ऑफ सिरॅमिक्सला भेट देताना, एका संशोधकाने एक मनोरंजक प्रयोग करून दाखवला: सच्छिद्र सिलिकॉन कार्बाइडचा एक पत्रा ऑक्सिजन-ॲसिटिलीनच्या ज्योतीमध्ये (सुमारे ३०००°C) ठेवल्यावर, त्याच्या मागील बाजूस असलेल्या तापमापकाने दाखवले की तापमान फक्त ७२°C ने वाढले. β-SiC स्फटिक संरचनेमुळे मिळणारा हा उष्णता प्रतिरोध, त्याला अंतराळयानाच्या औष्णिक संरक्षण प्रणालीसाठी एक "अदृश्य कवच" बनवतो. इतकेच नव्हे, तर त्यातील सूक्ष्म आकाराची छिद्रे असंख्य लहान चिमण्यांसारखी असतात, ज्यामुळे घन सिरॅमिक्सच्या तुलनेत उष्णता वहनाची कार्यक्षमता ४०-६०% ने कमी होते.
कदाचित पदार्थशास्त्रज्ञांनाही अशी अपेक्षा नव्हती की, मूळतः अत्यंत प्रतिकूल वातावरणासाठी विकसित केलेल्या या प्रकारच्या सिरॅमिकला वैद्यकीय क्षेत्रात पुन्हा एकदा महत्त्व प्राप्त होईल. २०२४ मध्ये 'जर्नल ऑफ बायोमटेरियल्स'मध्ये प्रकाशित झालेल्या क्लिनिकल संशोधनानुसार, ग्रॅडियंट पोअर साईज स्ट्रक्चर्स (पृष्ठभागावर ५μm आणि तळाशी २००μm) असलेल्या सिलिकॉन कार्बाइड स्कॅफोल्ड्सचा हाडांमध्ये एकरूप होण्याचा दर पारंपरिक टायटॅनियम मिश्रधातूच्या इम्प्लांट्सपेक्षा २.३ पट जास्त आहे.
सच्छिद्र सिलिकॉन कार्बाइड तयार करण्याची प्रक्रिया ही स्वतःच एक रासायनिक जादू आहे. छिद्र-निर्माण करणाऱ्या घटकाच्या पद्धतीद्वारे (सामान्यतः पॉलिमिथाइल मेथॅक्रिलेट मायक्रोस्फियर्स) किंवा रिॲक्शन सिंटरिंग पद्धतीद्वारे, मटेरियल इंजिनिअर्स अत्तर बनवणाऱ्यांप्रमाणे छिद्रांच्या वैशिष्ट्यांवर अचूकपणे नियंत्रण ठेवू शकतात. विशेष म्हणजे, अमेरिकेतील 3M कंपनीच्या नवीनतम पेटंटमध्ये असे दिसून आले आहे की, पुनर्वापर केलेल्या डायटोमाइटचा नैसर्गिक साचा म्हणून वापर केल्याने केवळ उत्पादन खर्च १८% ने कमी होत नाही, तर अनपेक्षितपणे प्रवाळाच्या हाडांसारखी जैविक रचना देखील प्राप्त होते. हे "कचऱ्याचे खजिन्यात रूपांतर" करण्याचे तंत्र, "निरुपयोगी वस्तूची उपयुक्तता" या ताओवादी ज्ञानाशी तंतोतंत जुळते.
अर्ज
- पर्यावरण संरक्षणाच्या क्षेत्रात:डिझेल वाहनांच्या पार्टिक्युलेट फिल्टरचा (DPF) मुख्य घटक म्हणून, ते ९९.७% PM2.5 कण पकडू शकते.
- ऊर्जा क्रांती:सॉलिड ऑक्साइड फ्युएल सेलसाठी (SOFC) इलेक्ट्रोड सपोर्टमुळे वीज निर्मितीची कार्यक्षमता ६५% पर्यंत वाढते.
- बायोमेडिकल:३डी-प्रिंटेड बोन स्कॅफोल्ड्सची छिद्र रचना पेशींच्या वाढीस चालना देते आणि क्लिनिकल उपचार चक्र ३०% ने कमी करते.
- सेमीकंडक्टर उत्पादन:वेफर पॉलिशिंग पॅड्सचे आयुर्मान तीन पटींनी वाढवण्यात आले आहे आणि टीएसएमसीची ३एनएम प्रक्रिया मोठ्या प्रमाणात खरेदी करण्यात आली आहे.
पोस्ट करण्याची वेळ: ३० जुलै २०२५