விண்வெளித் துறையில் அலுமினா தூளின் சாத்தியமான பயன்பாடுகள்

முதியவர் ஜாங் தனது முழு தொழில் வாழ்க்கையையும் விண்வெளிப் பொருட்கள் நிறுவனத்திலேயே கழித்தார். ஓய்வு பெறுவதற்கு முன்பு, தனது பயிற்சி மாணவர்களைப் பொருட்களைக் கண்டறிய கிடங்கிற்கு அழைத்துச் செல்வது அவரது விருப்பமான பொழுதுபோக்காக இருந்தது. அவர் சாதாரணமாகத் தோற்றமளிக்கும் ஒரு வெள்ளை நிற பிளாஸ்டிக் வாளியைத் திருகித் திறந்து, ஒரு கரண்டியால் மென்மையான, கிரீம் போன்ற வெள்ளைப் பொடியை அள்ளி, அதை மெதுவாக வெளிச்சத்தின் கீழ் வீசினார். அந்தத் தூள் ஒளிக்கற்றையில் மெதுவாகப் படிந்து, மென்மையாகப் பளபளத்தது. "இந்த வெள்ளைப் பொடியைக் குறைத்து மதிப்பிடாதீர்கள்," என்று முதியவர் ஜாங் எப்போதும் தன் கண்களைச் சுருக்கியபடி கூறுவார். "நாம் உருவாக்கும் விமானங்களும் ராக்கெட்டுகளும் வானத்தின் சீதோஷ்ணங்களைத் தாங்குமா என்பது சில சமயங்களில் இந்த 'மாவு' போன்ற பொடியின் திறன்களைப் பொறுத்தே அமைகிறது."

அவர் குறிப்பிட்ட “வெள்ளை தூள்” என்பதுஅலுமினா தூள்இது கேட்பதற்குச் சாதாரணமாகத் தோன்றலாம்—இது பாக்சைட்டிலிருந்து சுத்திகரிக்கப்பட்டதுதானே? ஆனால், விண்வெளித் துறையில் பயன்படுத்தப்படும் அலுமினா தூளானது, சாதாரணத் தொழிற்துறை அலுமினாவிலிருந்து முற்றிலும் வேறுபட்டது. அதன் தூய்மை, தசமப் புள்ளிக்குப் பிறகு கிட்டத்தட்ட நான்கு ஒன்பதாக இருக்கும்; அதன் துகள் அளவு நானோமீட்டர் மற்றும் மைக்ரோமீட்டர்களில் அளவிடப்படுகிறது; அதன் உருவமைப்பு—அது கோளங்களா, செதில்களா, அல்லது ஊசிகளா என்பது—அனைத்தும் கவனமாகக் கருத்தில் கொள்ளப்படுகிறது. லாவோ ஜாங்கின் வார்த்தைகளில் சொல்வதானால், “இதுதான் நாட்டின் கனரக உபகரணங்களுக்கு ‘கால்சியத்தை நிறைவுசெய்யும்’ ஒரு சிறந்த உணவு.”

விண்வெளித் துறையில் இந்த பொருள் என்ன செய்ய முடியும் என்பதைப் பொறுத்தவரை, எண்ணற்ற பயன்பாடுகள் உள்ளன. மிகவும் கடினமான ஒன்றிலிருந்து தொடங்குவோம்—விமானங்களுக்கு "கவசம்" வழங்குவது. அது ஒரு பயணிகள் விமானமாக இருந்தாலும் சரி, இராணுவப் போர் விமானமாக இருந்தாலும் சரி, வானில் பறக்கும் எதற்கும் இருக்கும் மிகப்பெரிய அச்சங்கள் என்ன? அதீத உயர் வெப்பநிலை மற்றும் தேய்மானம். என்ஜின் டர்பைன் பிளேடுகள் ஆயிரக்கணக்கான டிகிரி செல்சியஸ் வெப்பநிலையில் உள்ள வெளியேற்ற வாயுக்களில் அதிவேகத்தில் சுழல்கின்றன; சாதாரண உலோகங்கள் எப்போதோ மென்மையாகி உருகிவிடும். என்ன செய்வது? பொறியாளர்கள் ஒரு அற்புதமான தீர்வைக் கண்டுபிடித்தனர்: பிளேடின் மேற்பரப்பில் ஒரு சிறப்பு செராமிக் பூச்சு பூசுவது. இந்தப் பூச்சின் முக்கிய கட்டமைப்புப் பொருள் பெரும்பாலும் அலுமினா தூள் ஆகும்.

இதை ஏன் தேர்ந்தெடுக்க வேண்டும்? முதலாவதாக, இது 2000 டிகிரி செல்சியஸைத் தாண்டிய உருகுநிலையுடன், வெப்பத்தைத் தாங்கக்கூடியது. இதனால் இது ஒரு சிறந்த “வெப்பக் காப்புப் பொருளாக” விளங்குகிறது. இரண்டாவதாக, இது கடினமானது மற்றும் தேய்மானத்தைத் தாங்கக்கூடியது. அதிவேகக் காற்றில் உள்ள தூசித் துகள்களின் அரிப்பிலிருந்து இது பிளேடுகளைப் பாதுகாக்கிறது. இதைவிடச் சிறப்பாக, அலுமினா தூளின் துகள் அளவைச் சரிசெய்தும், பிற தனிமங்களைச் சேர்த்தும், இந்தப் பூச்சின் நுண்துளைத்தன்மை, கடினத்தன்மை மற்றும் உலோக அடித்தளத்துடனான ஒட்டுதல் ஆகியவற்றைக் கட்டுப்படுத்த முடியும். ஒரு அனுபவமிக்க பட்டறை ஊழியர் நகைச்சுவையாகக் கூறியது போல, “இது டர்பைன் பிளேடுகளின் மீது ஒரு உயர்தர செராமிக் சன்ஸ்கிரீனைப் பூசுவது போன்றது—இது சூரிய ஒளியிலிருந்து பாதுகாப்பதுடன், கீறல்களையும் எதிர்க்கும் திறன் கொண்டது.” இந்த “சன்ஸ்கிரீன்” எவ்வளவு முக்கியமானது? இது டர்பைன் பிளேடுகளை அதிக வெப்பநிலையில் இயங்க அனுமதிக்கிறது. மேலும், இன்ஜின் வெப்பநிலை அதிகரிக்கும் ஒவ்வொரு பத்து டிகிரிக்கும், உந்துவிசை கணிசமாக அதிகரிக்கிறது, அதே நேரத்தில் எரிபொருள் நுகர்வு குறைகிறது. பல்லாயிரக்கணக்கான கிலோமீட்டர்கள் பறக்கும் விமானங்களுக்கு, எரிபொருள் சேமிப்பும் செயல்திறன் மேம்பாடுகளும் மிக அதிகமாகும். வெப்பத் தடுப்புப் பூச்சு என்பது “வெளிப்புறப் பயன்பாடு” என்றால், கலவைப் பொருட்களில் அலுமினா தூளின் பங்கு “உட்புறத் துணைப் பொருள்” ஆகும்.

நவீன விமானங்கள், செயற்கைக்கோள்கள் மற்றும் ராக்கெட்டுகள் எடையைக் குறைப்பதற்காகக் கலவைப் பொருட்களைப் பெருமளவில் பயன்படுத்துகின்றன. இருப்பினும், இந்த ரெசின் அடிப்படையிலான கலவைப் பொருட்களுக்கு ஒரு பலவீனம் உண்டு—அவை தேய்மானத்தைத் தாங்குவதில்லை, அதிக வெப்பநிலையால் எளிதில் பாதிக்கப்படுகின்றன, மற்றும் போதுமான கடினத்தன்மை அற்றவையாக உள்ளன. திறமையான பொருள் விஞ்ஞானிகள், குறிப்பாக நானோ அளவிலான அலுமினா தூளை இதில் இணைத்துள்ளனர்.அலுமினா தூள்மாவு பிசைவதைப் போல, ரெசினுக்குள் சீராகக் கலக்க வேண்டும். இவ்வாறு கலப்பதால் குறிப்பிடத்தக்க விளைவுகள் ஏற்படுகின்றன: பொருளின் கடினத்தன்மை, தேய்மான எதிர்ப்பு, வெப்ப எதிர்ப்பு, மற்றும் பரிமாண நிலைத்தன்மை கூட வியத்தகு முறையில் மேம்படுகின்றன.

உதாரணமாக, விமானத்தின் பயணிகள் அறைத் தளங்கள், சில உள்ளகக் கூறுகள், மற்றும் பாரம் தாங்காத சில கட்டமைப்புப் பாகங்கள் கூட இந்த அலுமினா வலுவூட்டப்பட்ட கலவைப் பொருளைப் பயன்படுத்துகின்றன. இது அவற்றை இலகுவாகவும் வலிமையாகவும் ஆக்குவது மட்டுமல்லாமல், தீப்பொறியைத் திறம்படத் தடுக்கும் தன்மையையும் அளித்து, பாதுகாப்பை கணிசமாக மேம்படுத்துகிறது. தீவிர வெப்பநிலை சுழற்சிகளின் கீழ் குறைந்தபட்ச பரிமாண மாற்றம் தேவைப்படும் செயற்கைக்கோள்களில் உள்ள துல்லியமான கருவித் தாங்கிகளும் இந்தப் பொருளுக்குப் பெரிதும் கடமைப்பட்டுள்ளன. இது, நெகிழ்வான பிளாஸ்டிக்கில் ஒரு எலும்புக்கூட்டை "செலுத்துவது" போன்றது, இது அதற்கு வலிமையையும் நெகிழ்வுத்தன்மையையும் அளிக்கிறது.

விண்வெளித் துறையில் மிக முக்கியமான ஒரு “மறைக்கப்பட்ட திறனையும்” அலுமினா தூள் கொண்டுள்ளது—அது ஒரு சிறந்த வெப்பக் காப்பு மற்றும் அரிப்பு-எதிர்ப்புப் பொருளாகும்.

ஒரு விண்கலம் விண்வெளியிலிருந்து வளிமண்டலத்திற்குள் மீண்டும் நுழையும்போது, ​​அது ஆயிரக்கணக்கான டிகிரி வெப்பம் கொண்ட ஒரு பிளாஸ்மா உலைக்குள் விழுவதைப் போன்றது. மீண்டும் நுழையும் கலனின் வெளிப்புற உறையானது, "ஒரு பெரிய நன்மைக்காகத் தன்னைத் தியாகம் செய்யும்" ஒரு வெப்ப-எதிர்ப்பு அடுக்கைக் கொண்டிருக்க வேண்டும். பல வெப்ப-எதிர்ப்புப் பொருட்களின் உருவாக்கத்தில் அலுமினா தூள் ஒரு முக்கியப் பங்கு வகிக்கிறது. மற்ற பொருட்களுடன் சேரும்போது, ​​அது மேற்பரப்பில் கடினமான, நுண்துளைகள் கொண்ட, மற்றும் அதிக வெப்பக்காப்புத் திறன் கொண்ட ஒரு பீங்கான் அடுக்கை உருவாக்குகிறது. இந்த அடுக்கு அதிக வெப்பநிலையில் மெதுவாக ஆவியாகி, வெப்பத்தை வெளியேற்றி, தனது சொந்த வெப்ப நுகர்வின் மூலம் விண்வெளி வீரர்களின் உயிர்வாழ்வதற்கான வரம்பிற்குள் கலனின் வெப்பநிலையைப் பராமரிக்கிறது. "ஒவ்வொரு முறையும் திரும்பும் கலம் வெற்றிகரமாகத் தரையிறங்குவதையும், அதன் வெளிப்புற வெப்ப-எதிர்ப்புப் பொருள் கருகி கருப்பாக மாறுவதையும் நான் பார்க்கும்போது, ​​நாங்கள் மீண்டும் மீண்டும் செம்மைப்படுத்திய அந்த அலுமினா அடிப்படையிலான சூத்திரங்கள் எனக்கு நினைவுக்கு வருகின்றன," என்று வெப்ப-எதிர்ப்புப் பொருட்களுக்குப் பொறுப்பான ஒரு மூத்த பொறியாளர் குறிப்பிட்டார். "அது எரிந்து சாம்பலானது, ஆனால் அதன் பணி கச்சிதமாக நிறைவேற்றப்பட்டது."

இந்த “முன்கள” தீவிர பயன்பாடுகளுக்கு அப்பால்,அலுமினா தூள்திரைக்குப் பின்னாலும் இது சமமாக இன்றியமையாதது. உதாரணமாக, விமானங்கள் மற்றும் ராக்கெட்டுகளுக்கான துல்லியமான பாகங்களைத் தயாரிப்பதில், பல உயர்-வலிமை கொண்ட உலோகக் கலவைகள் சின்டரிங் செய்யப்பட வேண்டும். சின்டரிங் செய்யும் போது, ​​பவுடர் மெட்டலர்ஜி பாகங்கள் ஒரு உயர்-வெப்பநிலை உலையில் குறிப்பிட்ட "ஷிம்கள்" அல்லது "ஃபயரிங் பிளேட்டுகளை" பயன்படுத்தி தாங்கப்பட வேண்டும். இந்த பிளேட்டுகள் வெப்ப-எதிர்ப்புத் தன்மை கொண்டதாகவும், உருமாறாததாகவும், மற்றும் பொருளுடன் ஒட்டாததாகவும் இருக்க வேண்டும். உயர்-தூய்மை அலுமினா செராமிக்கால் செய்யப்பட்ட ஃபயரிங் பிளேட்டுகள் சிறந்த தேர்வாக அமைகின்றன. மேலும், சில அதி-துல்லியமான பாகங்களின் அரைத்தல் மற்றும் மெருகூட்டும் செயல்முறைகளில், மிக உயர்-தூய்மை அலுமினா மைக்ரோபவுடர் ஒரு பாதுகாப்பான மற்றும் திறமையான மெருகூட்டும் ஊடகமாக உள்ளது.

நிச்சயமாக, இத்தகைய மதிப்புமிக்க ஒரு பொருளைக் கவனக்குறைவாகப் பயன்படுத்த முடியாது. அதன் தூய்மை போதுமானதாக உள்ளதா? துகள்களின் அளவுப் பரவல் சீராக உள்ளதா? ஏதேனும் திரட்சிகள் இருக்கின்றனவா? சிதறல் தன்மை நன்றாக உள்ளதா? ஒவ்வொரு குறியீடும் இறுதிப் பொருளின் செயல்திறனைப் பாதிக்கிறது. விண்வெளித் துறையில், மிகச் சிறிய பிழை கூட பேரழிவுகரமான விளைவுகளுக்கு வழிவகுக்கும். எனவே, மூலப்பொருள் தேர்வு மற்றும் செயலாக்க மாற்றியமைப்பு முதல் பயன்பாட்டு நுட்பங்கள் வரை, ஒவ்வொரு படியும் கடுமையான, கிட்டத்தட்ட சவாலான, கட்டுப்பாட்டுத் தரங்களுக்கு உட்பட்டது.

ஒரு நவீன விமானத் தயாரிப்பு ஆலையில் நின்று, விளக்குகளின் ஒளியில் பளபளக்கும் நேர்த்தியான விமான உடற்பகுதியை உற்றுப் பார்க்கும்போது, ​​வானில் உயர்ந்து பறக்கும் இந்த சிக்கலான அமைப்பானது, அலுமினா தூள் போன்ற எண்ணற்ற சாதாரணப் பொருட்களின் விளைவாகும் என்பதை நீங்கள் உணர்வீர்கள்; அவற்றில் ஒவ்வொன்றும் தத்தமது பங்கை முழுத் திறனுடன் ஆற்றுகிறது. அது பிரதான கட்டமைப்பை உருவாக்குவதில்லை, ஆனாலும் கட்டமைப்பை வலுப்படுத்துகிறது; அது பெரும் சக்தியை வழங்குவதில்லை, ஆனாலும் உந்துவிசை அமைப்பின் மையத்தைப் பாதுகாக்கிறது; அது நேரடியாகப் பயணப் பாதையைத் தீர்மானிப்பதில்லை, ஆனாலும் விமானப் பாதுகாப்பை உறுதி செய்கிறது.

உயர் வெப்பநிலை எதிர்ப்புப் பூச்சுகள் முதல் வலுவூட்டப்பட்ட கலவைப் பொருட்கள், மற்றும் தங்களைத் தாங்களே தியாகம் செய்யும் வெப்ப எதிர்ப்பு அடுக்குகள் வரை, இவற்றின் பயன்பாடுஅலுமினா தூள்விண்வெளித் துறையில், இலகுவான, வலிமையான மற்றும் கடுமையான சூழல்களை எதிர்க்கும் திறன் கொண்ட பொருட்களை நோக்கிய வளர்ச்சி தொடர்ந்து அதிகரித்து வருகிறது. எதிர்காலத்தில், அதிக தூய்மை மற்றும் நானோகம்பிகள், நானோதாள்கள் போன்ற தனித்துவமான வடிவங்களைக் கொண்ட அலுமினா பொருட்களின் வளர்ச்சியால், வெப்ப மேலாண்மை, மின்னணு சாதனங்களின் வெப்பச் சிதறல் மற்றும் விண்வெளியிலேயே உற்பத்தி செய்தல் போன்றவற்றில் இது எதிர்பாராத பங்குகளை ஆற்றக்கூடும்.

இந்த வெள்ளைப் பொடி, அமைதியாகவும் நிலையாகவும் இருப்பதுடன், மனிதகுலத்தின் விண்ணுலக ஆய்வுகளுக்குத் துணைபுரியும் அளவற்ற ஆற்றலைக் கொண்டுள்ளது. விண்மீன்களை நோக்கிய பயணத்தில், நமக்கு மகத்தான தொலைநோக்குப் பார்வைகளும் பொங்கிவரும் ஆற்றலும் மட்டுமல்ல, அடிப்படைப் பொருட்களின் செயல்திறனை உச்சத்திற்குக் கொண்டுசெல்லும் இந்த அமைதியான, உறுதியான "கண்ணுக்குப் புலப்படாத இறக்கைகளும்" தேவை என்பதை இது நமக்கு நினைவூட்டுகிறது. அடுத்த முறை நீங்கள் தலைக்கு மேலே உயர்ந்து பறக்கும் ஒரு விமானத்தைப் பார்க்கும்போதோ அல்லது ஒரு ராக்கெட் ஏவுதலின் பிரம்மாண்டமான காட்சியைக் காணும்போதோ, எஃகு மற்றும் கலப்புப் பொருட்களால் ஆன அந்த உடலுக்குள், ஒவ்வொரு பயணத்தின் பாதுகாப்பையும் சிறப்பையும் அமைதியாகக் காத்துக்கொண்டிருக்கும் அத்தகைய ஒரு "வெள்ளை ஆவி" இருப்பதை நீங்கள் நினைவுகூரக்கூடும்.