நுண்துளை சிலிக்கான் கார்பைடு பீங்கான்கள் என்றால் என்ன?

மாதிரிகள் இருக்கும்போதுநுண்துளை சிலிக்கான் கார்பைடு பீங்கான்கள்முதலில் ஆய்வகத்தில் காணப்பட்டபோது, ​​எலக்ட்ரான் நுண்ணோக்கியின் கீழ் தோன்றிய தேன்கூடு போன்ற அமைப்புகள், ஒரு மில்லியன் மடங்கு பெரிதாக்கப்பட்ட தேன்கூடு போலவே காட்சியளித்தன. 15-60% நுண்துளைத்தன்மை கொண்ட இந்தச் சிறப்புப் பொருள், விண்வெளி இயந்திரங்களின் எரிப்பு அறைகளிலிருந்து அமைதியாக நமது அன்றாட வாழ்க்கைக்குள் நுழைந்து கொண்டிருக்கிறது.

1600℃ வெப்பநிலையில் ஒரு வாயு விசையாழியில், சாதாரணப் பொருட்கள் நீண்ட காலத்திற்கு முன்பே உருகிய இரும்பாக மாறிவிடும், ஆனால் நுண்துளை சிலிக்கான் கார்பைடு வியக்கத்தக்க நிலைத்தன்மையைப் பராமரிக்கிறது. கடந்த ஆண்டு, சீன அறிவியல் அகாடமியின் ஷாங்காய் பீங்கான் நிறுவனத்திற்கு வருகை தந்தபோது, ​​ஒரு ஆராய்ச்சியாளர் ஒரு சுவாரஸ்யமான சோதனையை செய்து காட்டினார்: ஒரு நுண்துளை சிலிக்கான் கார்பைடு தகட்டை ஆக்சிஜன்-அசிட்டிலீன் சுடரில் (சுமார் 3000℃) வைத்தபோது, ​​அதன் பின்புறத்தில் உள்ள வெப்பமானி அதன் வெப்பநிலை 72℃ மட்டுமே உயர்ந்ததைக் காட்டியது. β-SiC படிக அமைப்பிலிருந்து பெறப்படும் இந்த வெப்ப எதிர்ப்புத்திறன், விண்வெளிக்கலங்களின் வெப்பப் பாதுகாப்பு அமைப்புக்கு இதை ஒரு "கண்ணுக்குப் புலப்படாத கவசமாக" ஆக்குகிறது. இதைவிடச் சிறப்பாக, அந்த மைக்ரான் அளவிலான நுண்துளைகள் எண்ணற்ற சிறிய புகைபோக்கிகளைப் போலச் செயல்பட்டு, திட பீங்கான்களுடன் ஒப்பிடும்போது வெப்பக் கடத்தல் திறனை 40-60% வரை குறைக்கின்றன.

ஒருவேளை, கடுமையான சூழல்களுக்காக முதலில் உருவாக்கப்பட்ட இந்த வகை பீங்கான், மருத்துவத் துறையில் ஒரு மறு எழுச்சியைப் பெறும் என்று பொருள் விஞ்ஞானிகள் கூட எதிர்பார்த்திருக்க மாட்டார்கள். 2024-ல் 'ஜர்னல் ஆஃப் பயோமெட்டீரியல்ஸ்' இதழில் வெளியிடப்பட்ட மருத்துவ ஆய்வு ஒன்று, படிப்படியான துளை அளவு அமைப்புகளைக் (மேற்பரப்பில் 5μm மற்றும் அடிப்பகுதியில் 200μm) கொண்ட சிலிக்கான் கார்பைடு சாரக்கட்டுகள், பாரம்பரிய டைட்டானியம் கலப்புலோக உள்வைப்புகளை விட 2.3 மடங்கு அதிக எலும்பு ஒருங்கிணைப்பு விகிதத்தைக் கொண்டிருப்பதாகக் காட்டுகிறது.

நுண்துளைகள் கொண்ட சிலிக்கான் கார்பைடைத் தயாரிக்கும் செயல்முறையே ஒரு வேதியியல் மாயாஜாலமாகும். நுண்துளை உருவாக்கும் காரணி முறை (பொதுவாக பாலிமெத்தில் மெத்தாக்ரிலேட் நுண்கோளங்கள்) அல்லது வினைபுரிந்து உருகுதல் முறை ஆகியவற்றின் மூலம், பொருள் பொறியாளர்கள் வாசனைத் திரவிய நிபுணர்களைப் போல நுண்துளைகளின் பண்புகளைத் துல்லியமாகக் கட்டுப்படுத்த முடியும். சுவாரஸ்யமாக, அமெரிக்காவின் 3M நிறுவனத்தின் சமீபத்திய காப்புரிமையானது, மறுசுழற்சி செய்யப்பட்ட டயட்டோமைட்டை ஒரு இயற்கை வார்ப்புருவாகப் பயன்படுத்துவது உற்பத்திச் செலவுகளை 18% குறைப்பது மட்டுமல்லாமல், எதிர்பாராதவிதமாக பவள எலும்புகளைப் போன்ற ஒரு உயிரியல் கட்டமைப்பையும் பெறுகிறது என்பதைக் காட்டுகிறது. "கழிவைச் செல்வமாக மாற்றும்" இந்த நுட்பம், "பயனற்றவற்றின் பயன்" என்ற தாவோயிச ஞானத்துடன் துல்லியமாகப் பொருந்துகிறது.

விண்ணப்பம்

• சுற்றுச்சூழல் பாதுகாப்புத் துறையில்:டீசல் வாகன துகள் வடிகட்டிகளின் (DPF) முக்கிய மூலப்பொருளாக இருப்பதால், இது 99.7% PM2.5 ஐ வடிகட்டுகிறது.
•  ஆற்றல் புரட்சி:திட ஆக்சைடு எரிபொருள் கலன்களுக்கான (SOFC) மின்முனைத் தாங்கி, மின் உற்பத்தித் திறனை 65% வரை அதிகரிக்கிறது.
•  உயிரியல் மருத்துவம்:முப்பரிமாண அச்சிடப்பட்ட எலும்பு சாரக்கட்டுகளின் நுண்துளை அமைப்பு, செல் வளர்ச்சியை ஊக்குவிப்பதோடு, மருத்துவ ரீதியான குணமடையும் காலத்தையும் 30% குறைக்கிறது.
•  குறைக்கடத்தி உற்பத்தி:வேஃபர் பாலிஷிங் பேட்களின் ஆயுட்காலம் மூன்று மடங்கு நீட்டிக்கப்பட்டுள்ளது, மேலும் TSMC-யின் 3nm செயல்முறை மொத்தமாக வாங்கப்பட்டுள்ளது.