غیر محفوظ سلکان کاربائیڈ سیرامک ​​کی تیاری کا طریقہ کیا ہے؟

سلیکون کاربائیڈ (SiC) سیرامکس اپنی اعلی سختی، اعلی طاقت، تھرمل توسیع کے چھوٹے گتانک، اعلی تھرمل چالکتا، اچھی کیمیائی استحکام، بہترین تھرمل جھٹکا مزاحمت اور آکسیڈیشن مزاحمت کی وجہ سے طویل عرصے سے مختلف جدید مینوفیکچرنگ شعبوں میں بڑے پیمانے پر استعمال ہوتے رہے ہیں۔ سلیکان کاربائیڈ سیرامکس کی مذکورہ بالا خصوصیات کے علاوہ، غیر محفوظ سلکان کاربائیڈ سیرامکس، اپنی منفرد خوردبینی غیر محفوظ ساخت کے ساتھ، دھات کاری، کیمیکل انجینئرنگ، ماحولیاتی تحفظ اور توانائی جیسے شعبوں میں وسیع اطلاق کے امکانات رکھتے ہیں، جس سے سلیکون کاربائیڈ سیرامکس کے اطلاق کے دائرہ کار کو بہت وسیع کیا جاتا ہے۔

کی خاص خصوصیاتغیر محفوظ سلکان کاربائیڈ سیرامکبنیادی طور پر ان کے منفرد غیر محفوظ ڈھانچے سے فائدہ اٹھاتے ہیں، جس میں چھید، چھید کا سائز اور تقسیم، اور تاکنا کی شکل وغیرہ شامل ہیں۔ اس لیے مطلوبہ غیر محفوظ ڈھانچہ حاصل کرنے کے لیے تیاری کے طریقہ کار کے ذریعے اس کی چھید، سوراخ کے سائز اور تقسیم کے ساتھ ساتھ چھیدوں کی شکل کو بھی منظم کرنا ضروری ہے۔ اس لیے اس کی تیاری کا طریقہ ہمیشہ لوگوں کی تحقیق کا مرکز رہا ہے۔ یہ مضمون بنیادی طور پر حالیہ برسوں میں اندرون و بیرون ملک غیر محفوظ سلکان کاربائیڈ سیرامکس کی تیاری کے طریقوں میں تحقیقی پیش رفت کا جائزہ لیتا ہے۔

1. جسمانی طریقہ

فزیکل طریقہ سے مراد اس حقیقت کی طرف ہے کہ غیر محفوظ سلکان کاربائیڈ سیرامکس میں voids تیاری کے عمل کے دوران جسمانی مظاہر کی ایک سیریز کی وجہ سے ہوتے ہیں، بغیر کیمیائی رد عمل یا نئے مادوں کی تخلیق کے۔ بنیادی طریقہ کار ٹھوس مادوں کے تھرمل سنکچن، مائع مرحلے کے بخارات، اور ٹھوس مرحلے کی براہ راست سربلندی کے ذریعے پیچھے رہ جانے والی خالی جگہوں پر انحصار کرتے ہوئے ایک غیر محفوظ ڈھانچہ تشکیل دینا ہے۔ عام طریقوں میں پارٹیکل اسٹیکنگ کا طریقہ، منجمد خشک کرنے کا طریقہ، سول جیل طریقہ وغیرہ شامل ہیں۔ حالیہ برسوں میں سامنے آنے والی 3D پرنٹنگ ٹیکنالوجی کو براہ راست پرنٹ کرنے اور غیر محفوظ ڈھانچے کی تیاری کے لیے بھی استعمال کیا جا سکتا ہے۔

1.1 پارٹیکل اسٹیکنگ کا طریقہ

غیر محفوظ سلکان کاربائیڈ سیرامکس تیار کرنے کا سب سے آسان طریقہ پارٹیکل پیکنگ سنٹرنگ کا طریقہ ہے۔ اس طریقہ کار کا اصول یہ ہے کہ سیرامک ​​ذرات کی sintering کارکردگی کو خود مختلف SiC ذرات کے درمیان sintering necks بنانے کے لیے استعمال کیا جائے، اس طرح ذرّات کے جمع ہونے کو غیر محفوظ سیرامکس بنانے کے قابل بنایا جائے۔ sintering کے درجہ حرارت کو کم کرنے کے لیے، کم پگھلنے والے نقطہ کے ساتھ بائنڈر کی ایک خاص مقدار کو عام طور پر مختلف SiC ذرات کے درمیان تعلق قائم کرنے کے لیے شامل کیا جاتا ہے۔ چونکہ پارٹیکل پیکنگ سنٹرنگ کے طریقہ کار کے تمام سوراخ SiC ذرات کے درمیان پیکنگ گیپس سے تبدیل ہوتے ہیں، اس لیے تیار شدہ غیر محفوظ سیرامکس کے چھید اور چھید کے سائز کو پاؤڈر کے سائز، بائنڈر کی قسم اور اضافے کی مقدار، اور سنٹرنگ پیرامیٹرز کو تبدیل کرکے کنٹرول کیا جا سکتا ہے۔

غیر محفوظ سلکان کاربائیڈ سیرامکس کو پارٹیکل اسٹیکنگ کے طریقہ کار سے تیار کرنے کے لیے اضافی تاکنا بنانے والے ایجنٹوں کے اضافے کی ضرورت نہیں ہے۔ یہ عمل سادہ اور کنٹرول کرنے میں نسبتاً آسان ہے۔ تاہم، اس طریقے سے تیار کردہ غیر محفوظ سیرامکس کی پورسٹی عام طور پر کم ہوتی ہے۔ چھیدوں کی شکل، تاکنا سائز اور porosity بنیادی طور پر خام مال کے ذرات کی شکل، ذرہ سائز اور تقسیم کے ساتھ ساتھ sintering کی ڈگری سے طے ہوتی ہے۔

1.2 منجمد خشک کرنے کا طریقہ

فریز ڈرائینگ ایک ایسا طریقہ ہے جس میں سیرامک ​​ایگریگیٹس کو پانی یا نامیاتی سالوینٹس کے ساتھ یکساں طور پر مکس کرنا شامل ہوتا ہے جس میں مناسب مقدار میں ڈسپرینٹس یا بائنڈر کی موجودگی میں گارا بنتا ہے۔ اس کے بعد، اچھی طرح سے ملا ہوا گارا ایک سانچے میں ڈالا جاتا ہے اور کم درجہ حرارت پر تیزی سے جم جاتا ہے، جس سے مائع فیز میٹرکس تیزی سے ٹھوس میں مضبوط ہو جاتا ہے۔ اس کے بعد، ٹھوس ٹھوس مرحلے کو دباؤ میں کمی یا ویکیوم ڈرائینگ ٹریٹمنٹ کے ذریعے sublimated اور ہٹا دیا جاتا ہے۔ سلری کے اندر رہ جانے والی سمت کے مطابق ترتیب شدہ تاکنا ڈھانچے کے ساتھ سبز جسم حاصل کرنے کا طریقہ اور آخر میں غیر محفوظ سلکان کاربائیڈ سیرامکس تیار کرنے کے لیے اسے سنٹر کرنا۔

1.3 3D پرنٹنگ کا طریقہ

غیر محفوظ سلکان کاربائیڈ سیرامکس کی تیاری کے لیے 3D پرنٹنگ کا طریقہ ایک نئی قسم کی تیاری کا عمل ہے جو حالیہ برسوں میں تیار ہوا ہے۔ یہ عمل تین جہتی ڈیٹا ماڈل پر انحصار کرتا ہے جسے کمپیوٹر کی مدد سے ڈیزائن کیا گیا ہے۔ پرنٹنگ ہیڈ کے ذریعے، بائنڈر کو تین جہتی نیٹ ورک ڈھانچے میں خام مال کے پاؤڈر کی تہہ کو تہہ کے لحاظ سے اسٹیک کرنے کے لیے اسپرے کیا جاتا ہے۔ 3D پرنٹنگ اور ری ایکشن sintering کے عمل کا امتزاج مولڈ فری مینوفیکچرنگ اور پیچیدہ شکل کے سیرامکس کے قریب نیٹ سائز کی تشکیل کو حاصل کر سکتا ہے۔

غیر محفوظ سلکان کاربائیڈ سیرامکس کی تیاری کے لیے 3D پرنٹنگ کا طریقہ ایک سادہ بنانے کا عمل، اعلیٰ تیاری اور پروسیسنگ کی کارکردگی اور سانچوں کی ضرورت نہیں رکھتا ہے۔ اسے نہ صرف پیچیدہ شکلوں، یکساں مائیکرو اسٹرکچرز اور اچھی تاکنا کنیکٹیویٹی کے ساتھ غیر محفوظ سلکان کاربائیڈ سیرامکس تیار کرنے کے لیے استعمال کیا جا سکتا ہے، بلکہ غیر محفوظ سیرامکس کی پورسٹی اور پورس سائز بھی قابل کنٹرول اور ایڈجسٹ ہوتے ہیں۔ تاہم، یہ طریقہ ابھی بھی تحقیقی تحقیق کے مرحلے میں ہے، اور عمل کے پیرامیٹرز کو مزید بہتر بنانے کی ضرورت ہے۔ اس کے علاوہ، یہ طریقہ ایک قدم میں اعلی طاقت کے غیر محفوظ سلکان کاربائیڈ سیرامکس کو تیار کرنا مشکل ہے۔ اسے مطلوبہ مصنوعات تیار کرنے کے لیے دوسرے عمل کی مدد کی ضرورت ہوتی ہے، جس پر نسبتاً زیادہ لاگت آتی ہے۔

1.4 فومنگ

فومنگ مولڈنگ کے طریقہ کار میں گیس یا مادہ شامل کرنا شامل ہے جو سیرامک ​​گرین باڈی یا پیشگی پر بعد میں پروسیسنگ کے ذریعے گیس پیدا کر سکتا ہے، اور پھر غیر محفوظ سلکان کاربائیڈ سیرامکس حاصل کرنے کے لیے اسے سنٹر کر سکتا ہے۔ دیگر تیاری کے طریقوں کے برعکس، فومنگ کا طریقہ بند سیل سیرامکس کی تیاری کے لیے ایک مؤثر عمل ہے۔

2. کیمیائی طریقہ

کیمیائی طریقہ اس حقیقت کی طرف اشارہ کرتا ہے کہ غیر محفوظ سلکان کاربائیڈ سیرامکس میں غیر نامیاتی نمکیات یا شامل نامیاتی مادوں کے گلنے یا رد عمل سے بنتا ہے، اصل پوزیشنوں پر خالی جگہوں کو چھوڑ کر۔ غیر محفوظ سیلیکون کاربائیڈ سیرامکس کی تیاری کے لیے عام کیمیائی طریقوں میں تاکنا بنانے والے ایجنٹ کے اضافے کا طریقہ، نامیاتی فوم کے امپریگنیشن کا طریقہ، اور حیاتیاتی ٹیمپلیٹ طریقہ وغیرہ شامل ہیں۔

2.1 آرگینک فوم امپریگنیشن

آرگینک فوم امپریگنیشن کے طریقہ کار میں نامیاتی فوم کو ٹیمپلیٹ کے طور پر استعمال کرنا، ٹیمپلیٹ پر تیار سیرامک ​​سلوری کو یکساں طور پر کوٹنگ کرنا یا ہوا کو باہر نکالنے کے لیے سلری میں ٹیمپلیٹ کو ڈبونا، اس بات کو یقینی بنانا شامل ہے کہ گارا نامیاتی فوم کے سانچے پر یکساں طور پر قائم رہے۔ پھر، خشک کرنے اور اعلی درجہ حرارت کے sintering کے ذریعے، نامیاتی ٹیمپلیٹ کو ہٹا دیا جاتا ہے، اس طرح غیر محفوظ سیرامکس حاصل ہوتا ہے۔

اس طریقہ کار کی سب سے اہم خرابی یہ ہے کہ یہ چھوٹے تاکوں والی بند پورسٹی مصنوعات تیار کرنے سے قاصر ہے۔ شکل محدود ہے اور پرفارم کی کارکردگی خام مال سے بہت متاثر ہوتی ہے۔ تیار شدہ غیر محفوظ سیرامک ​​مواد کی کثافت اور طاقت کو بھی کنٹرول کرنا مشکل ہے۔

2.2 تاکنا بنانے والے ایجنٹوں کو شامل کرنے کا طریقہ

تاکنا بنانے والے ایجنٹوں کو شامل کرکے غیر محفوظ سلکان کاربائیڈ سیرامکس کی تیاری میں سلیکن کاربائیڈ پاؤڈر یا پیشگی میں تاکنا بنانے والے ایجنٹوں کو شامل کرنا، اور پھر بعد کے عمل کے ذریعے تاکنا بنانے والے ایجنٹوں کو ہٹانا شامل ہے۔ نتیجے کے طور پر، اصل میں چھید بنانے والے ایجنٹوں کے زیر قبضہ جگہوں پر سوراخ بنتے ہیں، اور پھر گرم اور سنٹرنگ کو غیر محفوظ سیرامکس بنانے کے لیے انجام دیا جاتا ہے۔ لہٰذا، تاکنا بنانے والے ایجنٹوں کی قسم اور خوراک کو تبدیل کرنے سے پورسٹی، پورس مورفولوجی، تاکنا سائز اور تیار شدہ غیر محفوظ سیرامکس کی تقسیم کو آسانی سے کنٹرول کیا جا سکتا ہے۔ تاکنا بنانے والے ایجنٹوں کی اقسام بہت وسیع ہیں، بشمول قدرتی یا مصنوعی نامیاتی پولیمر، مائعات، نمکیات، سیرامکس یا دیگر پاؤڈر وغیرہ۔ مختلف تاکنا بنانے والے ایجنٹوں کے ہٹانے کے عمل مختلف ہوتے ہیں۔ نامیاتی پولیمر تاکنا بنانے والے ایجنٹوں کو عام طور پر ہیٹنگ اور سڑن کے ذریعے ہٹایا جاتا ہے، مائع تاکنا بنانے والے ایجنٹوں کو کرسٹلائزیشن اور سبلیمیشن کے ذریعے ہٹایا جا سکتا ہے، نمکیات کو پانی کی فلٹریشن کے ذریعے ہٹایا جا سکتا ہے، اور سیرامک ​​پاؤڈر کو مناسب محلول فلٹریشن کے ذریعے ہٹایا جا سکتا ہے۔

2.3 حیاتیاتی ٹیمپلیٹ کا طریقہ

بائیو میٹریلز میں خوردبین تاکنا ڈھانچہ مصنوعی مواد سے نمایاں طور پر مختلف ہے۔ اس کی منفرد ساخت کی وجہ سے، غیر محفوظ سیرامک ​​مواد کی تیاری اسی طرح کے ڈھانچے کے ساتھ حیاتیات کو بطور ٹیمپلیٹس استعمال کرتے ہوئے بڑے پیمانے پر توجہ حاصل کی ہے [10]۔ حیاتیاتی ٹیمپلیٹ کا طریقہ اور نامیاتی جھاگ کے امپریشن کے طریقہ کار میں مماثلت ہے۔ آرگینک فوم امپریگنیشن کا طریقہ مصنوعی اسفنج کو ٹیمپلیٹ کے طور پر استعمال کرتا ہے، جبکہ بائیولوجیکل ٹیمپلیٹ کا طریقہ قدرتی جانداروں کو ٹیمپلیٹ کے طور پر استعمال کرتا ہے۔

غیر محفوظ سلکان کاربائیڈ سیرامکس کی تیاری کے لیے حیاتیاتی ٹیمپلیٹ کے طریقہ کار میں سادہ عمل اور کم لاگت کے فوائد ہیں۔ یہ پیچیدہ شکلوں کے ساتھ سیرامکس تیار کر سکتا ہے اور قدرتی حیاتیاتی مواد کی ساخت کو زیادہ سے زیادہ نقل کر سکتا ہے۔ تاہم، حیاتیاتی ٹیمپلیٹ اعلی درجہ حرارت کاربنائزیشن کے عمل کے دوران کریکنگ کا شکار ہوتا ہے، جس کا غیر محفوظ سلکان کاربائیڈ سیرامکس کی مکینیکل خصوصیات پر نمایاں اثر پڑتا ہے۔ مزید یہ کہ، تیار شدہ غیر محفوظ سلکان کاربائیڈ سیرامکس کا تاکنا ڈھانچہ بنیادی طور پر خود حیاتیاتی ٹیمپلیٹ کے مائیکرو اسٹرکچر پر منحصر ہے، اور اس کی ڈیزائنیبلٹی ناقص ہے۔ اس کے علاوہ، اس طریقہ کار کے کچھ نقصانات بھی ہیں، جیسے SiC کی نسبتاً کم تبادلوں کی کارکردگی، SiC کے رد عمل کی تہہ کی آسانی سے شیڈنگ، اور تیاری کا ایک طویل چکر۔