பழுப்பு கோரண்டம் நுண்தூளின் தொழில்நுட்பப் புத்தாக்கம் மற்றும் பயன்பாட்டு ஆய்வு
இன்று, ஒரு பழைய நண்பரைப் பற்றி விவாதிப்போம்—பழுப்பு கோரண்டம் மைக்ரோபவுடர்இந்த மூலப்பொருள், நமது தேய்ப்புப் பொருட்கள் மற்றும் அரைக்கும் கருவிகள் துறையில் ஒரு பழம்பெரும் பொருளாகும். பல ஆண்டுகளாக, அதன் உள்ளார்ந்த உயர் கடினத்தன்மை, அபாரமான உறுதித்தன்மை மற்றும் சிறந்த செலவுத் திறன் ஆகியவற்றின் காரணமாக, எஃகு, பீங்கான் மற்றும் கண்ணாடி போன்ற பாரம்பரியத் துறைகளில் இது குறிப்பிடத்தக்க பங்களிப்புகளைச் செய்துள்ளது.
ஆனால், இந்த உணர்வை உங்கள் அனைவரும் பகிர்ந்துகொள்கிறீர்களா என்று நான் வியக்கிறேன்: சமீபத்திய ஆண்டுகளில், இந்தப் பழைய காலத் திறன்களைப் பற்றிக்கொண்டிருப்பது எனக்குச் சற்று சங்கடமாக இருக்கிறது. சந்தையும் தேவைகளும் மாறிக்கொண்டிருக்கின்றன, மேலும் பழைய தொழில்நுட்பங்கள் அவற்றின் வரம்புகளை எட்டிவிட்டன. எனவே, இன்று, பழுப்பு கோரண்டம் நுண்தூள், ஒரு “சுய-புரட்சிகரமான” தொழில்நுட்பப் புத்தாக்கத்தின் மூலம், புதிய பொருட்களின் பெருங்கூட்டத்தைத் தாண்டி எப்படி தனக்கென ஒரு புதிய இடத்தைப் பிடித்தது என்பதைப் பற்றி நான் விவாதிக்க விரும்புகிறேன்.
Ⅰ. பழைய மரத்திலிருந்து புதிய மொட்டுகள்: தொழில்நுட்பப் புத்தாக்கத்தில் மூன்று “முன்னேற்றங்கள்”
அப்படி நினைக்காதேபழுப்பு கோரண்டம் மைக்ரோபவுடர் தொழில்நுட்பம் அதன் உச்சத்தை எட்டியுள்ளது. அதன் ஆற்றல், நீங்களும் நானும் கற்பனை செய்வதை விடப் பன்மடங்கு பெரியது. நமது நுணுக்கமான செம்மைப்படுத்தலின் போதுதான் உண்மையான திருப்புமுனைகள் நிகழ்ந்தன.
1. துகள் மெலிதாக்குதல் மற்றும் வடிவமைத்தலில் புரட்சி
முன்பு, நாம் நுண்பொடிகளைப் பற்றிப் பேசியபோது, சில மைக்ரான்கள் அளவிலான D50 மதிப்பே ஏற்கெனவே ஈர்க்கக்கூடியது என்று நினைத்திருக்கலாம். ஆனால் இப்போது, உண்மையான போட்டியானது சப்மைக்ரான் மற்றும் நானோமீட்டர் அளவுகளில்தான் உள்ளது. மேம்படுத்தப்பட்ட நொறுக்கும் தொழில்நுட்பம் மற்றும் துல்லியமான வகைப்படுத்தும் செயல்முறைகள் மூலம், ஒரு சல்லடையில் சலித்தது போல சீரான துகள் அளவுப் பரவலுடன் கூடிய மிக நுண்ணிய பொடிகளை நம்மால் இப்போது உற்பத்தி செய்ய முடிகிறது.
இது மட்டுமல்ல; நாங்கள் இந்த மிகச்சிறிய துகள்களுக்கு 'வடிவம் கொடுக்கவும்' தொடங்கிவிட்டோம். நீங்கள் கேட்டது சரிதான். பாரம்பரியமான நசுக்கும் முறைகள், உடைந்த கண்ணாடித் துண்டுகளைப் போன்ற கோண வடிவத் துகள்களை உருவாக்குகின்றன. இப்போது, சிறப்பு வடிவமைப்பு நுட்பங்கள் மூலம், இன்னும் அதிக கோள வடிவத்துடனும், மென்மையான மேற்பரப்புகளுடனும் கூடிய பழுப்பு நிற கோரண்டம் நுண்பொடிகளை எங்களால் உருவாக்க முடிகிறது. இந்த 'வடிவமைப்பை' குறைத்து மதிப்பிடாதீர்கள்; இது உயர்தரத் துல்லியமான மெருகூட்டலில் ஒரு உண்மையான 'கொடிய ஆயுதம்'. இது கீறல்களைக் கணிசமாகக் குறைத்து, உண்மையான நானோ அளவிலான அதி-மென்மையான மேற்பரப்பை அடைய உதவுகிறது. இது, மெருகூட்டுவதற்கு கரடுமுரடான மணல் காகிதத்தைப் பயன்படுத்திவிட்டு, பின்னர் மென்மையான மான் தோலுக்கு மாறுவதைப் போன்றது. அதன் விளைவு ஒன்றாக இருக்குமா?
2. துகள்களைப் “பூசுதல்”: மேற்பரப்பு மாற்றம்
பழுப்பு கோரண்டம் மைக்ரோபவுடர்இது ஒப்பீட்டளவில் நேராகவும், அதிக மேற்பரப்பு ஆற்றலையும் கொண்டிருப்பதால், எளிதில் திரள்வதற்கு வாய்ப்புள்ளது. மேலும், எண்ணெய் மற்றும் தண்ணீரைப் போலவே, இது சில பாலிமர் பொருட்களுடன் நன்றாகக் கலப்பதில்லை. இந்தச் சூழலில்தான் மேற்பரப்பு மாற்றியமைத்தல் தொழில்நுட்பம் கை கொடுக்கிறது.
எளிமையாகச் சொல்வதானால், வேதியியல் அல்லது இயற்பியல் முறைகள் மூலம், ஒவ்வொரு நுண்பொடித் துகளின் மேற்பரப்பிலும் சில மூலக்கூறுகள் மட்டுமே தடிமன் கொண்ட ஒரு மெல்லிய "பூச்சு" பூசப்படுகிறது. இந்தப் பூச்சு சிலேன் இணைப்பு முகவர், டைட்டனேட் அல்லது பிற முகவராக இருக்கலாம். இந்தப் பூச்சு உடனடிப் பலன்களைக் கொண்டுள்ளது: முதலாவதாக, இது துகள்கள் ஒன்று திரள்வதைத் தடுத்து, பரவலை மேம்படுத்தி, மேலும் சீரான வேலையை உறுதி செய்கிறது. இரண்டாவதாக, இது ஒரு "இணைப்பாளர்" போலச் செயல்பட்டு, நுண்பொடிக்கும் ரெசின் மற்றும் ரப்பர் போன்ற அடி மூலக்கூறுகளுக்கும் இடையிலான பிணைப்பு வலிமையை கணிசமாக அதிகரிக்கிறது. இது, அதன் விளைவாக உருவாகும் அரைக்கும் சக்கரங்கள் மற்றும் வெட்டும் வட்டுகளின் வலிமையையும் நீடித்துழைக்கும் தன்மையையும் கணிசமாக அதிகரிக்கிறது. இது, வலுவூட்டுக் கம்பிகளில் துருப்பிடிக்காத வண்ணப்பூச்சு பூசி, பின்னர் அதை கான்கிரீட்டில் பதித்து, மிகவும் பாதுகாப்பான பிணைப்பை உருவாக்குவதைப் போன்றது.
3. “தனிப்பட்ட வீரர்” என்பதிலிருந்து “முறையான” கூட்டு அணுகுமுறைக்கு
தனியாகச் செயல்படுவது இனி சாத்தியமில்லை; குழுப்பணியே முக்கியம். பழுப்பு நிற கோரண்டம் நுண்தூளும் கூட்டுப் பொருட்களில் சேர்க்கப்பட்டுள்ளது. உதாரணமாக, கூட்டுத் தேய்ப்புப் பொருட்களை உருவாக்குவதற்காக, சீரியம் ஆக்சைடு மற்றும் சிலிக்கான் கார்பைடு போன்ற பிற செயல்பாட்டுத் தூள்களுடன் குறிப்பிட்ட விகிதங்களிலும் கட்டமைப்புகளிலும் இதை நாங்கள் இணைக்கிறோம்.
இந்தக் கூட்டுத் தேய்ப்புப் பொருள், ஒரு எளிய 1+1=2 என்பதை விட மேலானது. இது பழுப்பு கோரண்டத்தின் கடினத்தன்மையின் நன்மைகளைத் தக்கவைத்துக்கொள்வதோடு, சீரியம் ஆக்சைடின் உயர் வேதியியல் செயல்பாட்டையும் சிலிக்கான் கார்பைடின் உயர் கடினத்தன்மையையும் தன்னகத்தே கொண்டுள்ளது. குறைக்கடத்தித் தகடுகளை மெருகூட்டும்போது, இதன் செயல்திறனும் பலனும் ஒரு தனித் தேய்ப்புப் பொருளை விடப் பன்மடங்கு அதிகமாக உள்ளது. இந்த அணுகுமுறை நமக்கு ஒரு சக்திவாய்ந்த தாக்குதல்களின் கலவையை அளித்து, இன்னும் வலிமையான ஒரு தாக்குதலை வழங்குகிறது.
II. புதிய தளம் அமைத்தல்: உங்களை வியக்க வைக்கும் புதிய செயலிகள்
தொழில்நுட்ப முன்னேற்றங்களால், அதன் பயன்பாட்டுக்கான வாய்ப்புகள் இயல்பாகவே விரிவடைந்துள்ளன. பழுப்பு கோரண்டம் நுண்தூளானது, தற்போது பாரம்பரிய அரைத்தல் முறையின் வரம்புகளை வெகுவாகத் தாண்டி, பல அதிநவீனத் துறைகளில் செழித்து வளர்ந்து வருகிறது.
1. குறைக்கடத்தி மற்றும் ஒளியியல் மின்னணுவியல் தொழிற்துறைகளில் “துல்லியமான மெருகூட்டலின் வல்லுநர்”
தற்போது அதிக கூடுதல் மதிப்பு கொண்ட துறைகளில் இதுவும் ஒன்றாகும். முன்னரே குறிப்பிடப்பட்ட மிக நுண்ணிய, வடிவமைத்தல் மற்றும் மாற்றியமைத்தல் தொழில்நுட்பங்கள் இங்குதான் அவற்றின் உச்சகட்டப் பயன்பாட்டைக் கண்டறிந்துள்ளன. உதாரணமாக, LED சபையர் அடிமூலங்கள், ஒளியியல் கண்ணாடி மற்றும் சிலிக்கான் தகடுகளின் இறுதி மெருகூட்டும் செயல்பாட்டில், உயர் தூய்மையுள்ள கோள வடிவ பழுப்பு கோரண்டம் நுண்தூள், சேதமற்ற, மிகவும் மென்மையான செயலாக்கத்தை சாத்தியமாக்குகிறது. இது உற்பத்தியின் விளைச்சல் மற்றும் செயல்திறனுடன் நேரடியாகத் தொடர்புடையது. நீங்கள் வைத்திருக்கும் ஒவ்வொரு ஸ்மார்ட்போனிலும், அதைக் கொண்டு துல்லியமாக மெருகூட்டப்பட்ட ஒரு பாகம் இருக்க வாய்ப்புள்ளது என்று உறுதியாகக் கூறலாம்.
2. உயர்தர பூச்சு சிராய்ப்புகளின் “கண்ணுக்குப் புலப்படாத எலும்புக்கூடு”
பாரம்பரிய எமரி துணி மற்றும் மணர்த்தாள் அனைவருக்கும் பரிச்சயமானவை. இருப்பினும், அடர்த்தியான மற்றும் அதிக தேய்மானத்தைத் தாங்கக்கூடிய பூச்சு கொண்ட உராய்வுப் பொருட்கள் தற்போது புழக்கத்தில் உள்ளன. இதில், சிறப்பாக மாற்றியமைக்கப்பட்ட பழுப்பு நிற கோரண்டம் நுண்தூள், உயர் செயல்திறன் கொண்ட பிசின்களுடன் இறுக்கமாகப் பிணைக்கப்பட்டு, மிக நீண்ட ஆயுள் கொண்ட தேய்க்கும் பட்டைகள் மற்றும் வட்டுகள் உருவாக்கப்படுகின்றன. இவை வாகனங்களின் என்ஜின் பிளேடுகள் மற்றும் உயர்தர திட மரச்சாமான்களை மெருகூட்டப் பயன்படுத்தப்படுகின்றன. இதன் மூலம் அதிக செயல்திறனையும் சிறந்த மேற்பரப்புத் தரத்தையும் அடைவதால், உற்பத்தி மேம்பாடுகளுக்கு இவை இன்றியமையாத கருவிகளாகத் திகழ்கின்றன.
3. செயல்பாட்டு வலுவூட்டல் நிரப்பிகளின் “வளர்ந்து வரும் நட்சத்திரம்”
சிராய்ப்புப் பொருட்களைத் தாண்டி, இது வலுவூட்டவும் செய்கிறது. சில சிறப்பு பீங்கான் அல்லது பாலிமர் கலவைகளில் பொருத்தமான அளவு பழுப்பு கோரண்டம் நுண்தூளைச் சேர்ப்பதன் மூலம், அப்பொருளின் கடினத்தன்மை, தேய்மான எதிர்ப்புத்திறன் மற்றும் வெப்ப நிலைத்தன்மை ஆகியவற்றை கணிசமாக மேம்படுத்த முடியும். உதாரணமாக, உயர் செயல்திறன் கொண்ட, தேய்மான எதிர்ப்புத்திறன் வாய்ந்த குழாய்கள் மற்றும் சிறப்புப் பொறியியல் பிளாஸ்டிக் பற்சக்கரங்களைத் தயாரிக்க இதைப் பயன்படுத்தலாம். இது இந்தக் கூறுகளை மேலும் நீடித்து உழைக்கக்கூடியதாகவும், எதிர்ப்புத்திறன் மிக்கதாகவும் ஆக்குகிறது.
4. 3D அச்சிடுதலில் ஒரு “தீவிர” கூட்டாளி
இது ஆச்சரியமாகத் தோன்றினாலும், பழுப்பு கோரண்டம் நுண்தூள் இவற்றிலும் கூட தனக்கான இடத்தைக் கண்டறியத் தொடங்கியுள்ளது.3D அச்சிடுதல்சில செலக்டிவ் லேசர் சின்டரிங் (SLS) நுட்பங்களில், இது மற்ற உலோகம் அல்லது பீங்கான் தூள்களுடன் கலக்கப்படுகிறது. அதைத் தொடர்ந்த செயலாக்கத்திற்குப் பிறகு, அச்சிடப்பட்ட பொருளின் மேற்பரப்புக் கடினத்தன்மை மற்றும் தேய்மான எதிர்ப்புத்திறன் பெருமளவில் மேம்படுத்தப்படலாம், இது சிக்கலான கட்டமைப்புகளைக் கொண்ட தேய்மான-எதிர்ப்பு பாகங்களைத் தயாரிப்பதற்கு ஒரு புதிய அணுகுமுறையை வழங்குகிறது.
நடைமுறை விஷயங்களைப் பற்றிப் பேசுவோம்: சவால்களும் எதிர்காலக் கண்ணோட்டமும்.
நிச்சயமாக, எதிர்காலம் பிரகாசமாக இருக்கிறது, ஆனால் வரவிருக்கும் பாதையும் ஏற்ற இறக்கங்கள் நிறைந்தது. நாம் உண்மையான சவால்களையும் எதிர்கொள்கிறோம்: மிக நுண்ணிய தூள்களின் உற்பத்திச் செலவு அதிகமாக உள்ளது, மேலும் தரக் கட்டுப்பாடு கடினமாக இருக்கிறது; புதிய பயன்பாட்டுத் துறைகளில் செயல்முறைத் தரவுகளின் திரட்டல் போதுமானதாக இல்லை; மேலும் சிலிக்கான் கார்பைடு மற்றும் வைரம் போன்ற “உயர்தரப் போட்டியாளர்களிடமிருந்து” வரும் போட்டி கணிசமான அழுத்தத்தை ஏற்படுத்துகிறது.
ஆனால், நமது சிந்தனையில் ஏற்படும் ஒரு மாற்றத்தில்தான் இதன் திறவுகோல் அடங்கியுள்ளது என்று நான் நம்புகிறேன். பழுப்பு நிற கோரண்டம் தூளை இனி ஒரு சாதாரண மூலப்பொருளாகக் கருத முடியாது; மாறாக, அதைத் தொடர்ச்சியாக மேம்படுத்தவும் தனிப்பயனாக்கவும் கூடிய ஒரு “தொழில்நுட்பத் தளமாக” கருத வேண்டும். எதிர்காலத்தில், நுட்பமான, தூய்மையான மற்றும் அதிகப் பயன் தரும் பொருட்களில் யார் திருப்புமுனைகளை ஏற்படுத்துகிறார்களோ, யார் கீழ்நிலைப் பயன்பாடுகளில் உள்ள சிக்கல்களை நன்கு புரிந்துகொண்டு முழுமையான தீர்வுகளை வழங்குகிறார்களோ, அவர்களே இந்த மாறும் சந்தையில் முன்னிலை பெறுவார்கள்.