அலுமினியம் ஆக்சைடு தூளின் மாயாஜாலம்: அது பொருட்களின் பண்புகளை எவ்வாறு மாற்றுகிறது
நீங்கள் நினைக்கலாம் “ என்ற சொல்அலுமினியம் ஆக்சைடுஇது கேட்பதற்கு சற்றே கல்விசார்ந்ததாகவும், அன்றாட வாழ்க்கையிலிருந்து வெகு தொலைவில் உள்ளதாகவும் தோன்றலாம். ஆனால், நீங்கள் நிச்சயம் அடையாளம் கண்டுகொள்ளக்கூடிய ஒன்றை நான் குறிப்பிட விரும்புகிறேன்—அதுதான் மணர்த்தாள் (சாண்ட்பேப்பர்). ஆம், உங்கள் கருவிப்பெட்டியில் மரம் அல்லது உலோகத்தின் விளிம்புகளை மென்மையாக்கப் பயன்படுத்தப்படும் அந்த சொரசொரப்பான தாள். கடினமான பரப்புகளை மென்மையாக்கும் அத்தகைய குறிப்பிடத்தக்க திறனை அந்தத் தாள் ஏன் கொண்டிருக்கிறது என்று நீங்கள் எப்போதாவது யோசித்ததுண்டா? அதன் இரகசியம் பெரும்பாலும் அதன் மேற்பரப்பில் உள்ள மிகச்சிறிய துகள்களில்தான் அடங்கியுள்ளது. மேலும், பல சமயங்களில், அந்தத் துகள்களின் நட்சத்திரம் அலுமினியம் ஆக்சைடு தூள்தான்.
முதல் பார்வையில், இது ஒரு சாதாரண வெள்ளைப் பொடியாகவே தோன்றும்—ஒரு கைப்பிடி அளவு எடுத்து உங்கள் விரல்களால் சலித்துப் பார்த்தால், அது மாவைப் போல மிகவும் மென்மையாக இருக்கும். ஆனால், அதை குறைத்து மதிப்பிடாதீர்கள். பொருள் விஞ்ஞானிகளான எங்களுக்கு, இந்தப் பொருள் கல்லைத் தங்கமாக மாற்றும் திறன் கொண்ட ஒரு மாயாஜாலப் பொடியைத் தவிர வேறொன்றுமில்லை. இன்று, அலுமினியம் ஆக்சைடு பொடி நம்மைச் சுற்றியுள்ள பொருட்களின் பண்புகளை அமைதியாக மாற்றி, தனது மாயாஜாலத்தை எவ்வாறு நிகழ்த்துகிறது என்பதை நான் விளக்கப் போகிறேன்.
I. அதன் மாயத்தின் மூலம்: ஒரு உறுதியான மையம் மற்றும் பன்முக வடிவங்கள்
மாயாஜாலம்அலுமினா தூள்இதன் கடினத்தன்மை முதன்மையாக அதன் வியக்கத்தக்க கடினத்தன்மையிலிருந்து உருவாகிறது. இதன் உண்மையான வடிவம் அலுமினியம் டிரையாக்சைடு ஆகும், இது கனிமக் கடினத்தன்மை அளவுகோலில் ஒன்பதாவது இடத்தைப் பிடித்துள்ளது; வைரம் மற்றும் ஒரு சில 'மீக்கடின'ப் பொருட்கள் மட்டுமே இதை விடப் பெரியவை. இதைக் கவனியுங்கள்: பொதுவான பொருட்களான எஃகு, தாமிரம் மற்றும் அலுமினியம் ஆகியவற்றில், இதை விட மென்மையானது எது இல்லை? இதன் பொருள் என்னவென்றால், பெரும்பாலான உலோகங்கள், பீங்கான்கள் அல்லது பாலிமர்களுடன் மோதும்போது, இது ஒரு 'கடுமையான ஆளாக' செயல்பட்டு, முழுமையான 'ஆதிக்கத்தை' செலுத்துகிறது.
ஆயினும், இது அதன் மிக அற்புதமான பண்பு அல்ல. உண்மையான அதிசயம், இந்த 'கடுமையான உருவத்தை' பல்வேறு செயல்முறைகள் மூலம் பலதரப்பட்ட வடிவங்களிலும் அளவுகளிலும் உருவாக்கும் நமது திறனில்தான் அடங்கியுள்ளது – ஒரு கரடுமுரடான “போர்வீரன்” முதல் ஒரு நுட்பமான 'கலைஞன்' வரை, அது ஒவ்வொரு பாத்திரத்திலும் சிறந்து விளங்குகிறது.
'போர்வீரன்' ஆக: மணல் தெளித்தல் மற்றும் அரைத்தல் பயன்பாடுகளில்,அலுமினியம் ஆக்சைடு தூள்இது கூர்மையான விளிம்புகளைக் கொண்ட நுண் துகள்களாக உருவாக்கப்படுகிறது. உயர் அழுத்தத்தின் கீழ், இந்தத் துகள்கள் ஒரு படையைப் போல வேலைப் பொருளின் மேற்பரப்புகளுக்கு எதிராகப் பாய்கின்றன. நுண்ணிய வெட்டுதல் மற்றும் மோதலின் மூலம், அவை அழுக்கு மற்றும் கூர்முனைகளைத் திறமையாக அகற்றுகின்றன, அல்லது அடுத்தடுத்த பூச்சுகளுக்காக ஒரு கச்சிதமான சொரசொரப்பான அடிதளத்தை உருவாக்குகின்றன. நான் என் பயிற்சி மாணவர்களிடம் அடிக்கடி சொல்வதுண்டு: 'அதன் தாக்குதல் எப்படி பொருளின் “மேலோட்டத்தை” சுத்தம் செய்து, அதன் “உள்ளே இருக்கும் எலும்புகளை” வெளிப்படுத்துகிறது என்று பாருங்கள்?'
ஒரு “கலைஞனாக” செயல்படும்போது: மிக நுண்ணிய மைக்ரான் அல்லது நானோமீட்டர் அளவிலான தூளாக அரைக்கப்படும்போது, அதன் பங்கு மாறுகிறது. இப்போது, அது இனி “அழிப்பதில்லை”, மாறாக “கட்டமைக்கிறது”. பிளாஸ்டிக், ரப்பர் அல்லது பீங்கான் பொருட்களில் சேர்க்கப்படும்போது, அது இந்த மூலப் பொருட்களின் கடினத்தன்மை, தேய்மான எதிர்ப்பு மற்றும் வெப்ப எதிர்ப்பை கணிசமாக மேம்படுத்துகிறது. சிமெண்ட்டில் எஃகு வலுவூட்டலைச் சேர்ப்பதைப் போலவே, ஒரு காலத்தில் மென்மையாகவோ அல்லது உடையக்கூடியதாகவோ இருந்த ஒரு பொருளுக்கு இது உடனடியாகக் கட்டமைப்பு வலிமையை அளிக்கிறது.
II. மாயாஜாலம் அரங்கேறுகிறது: அதன் செயல்பாட்டைக் காணுதல்
பேச்சுக்கு மதிப்பில்லை; நான் நேரில் கண்ட சில உதாரணங்களைப் பகிர்கிறேன்.
முதல் ஆய்வு: பிளாஸ்டிக்கைக் கவசமிடுதல்
எங்கள் வாடிக்கையாளர்களில் ஒருவர் உயர்தர கியர்களில் நிபுணத்துவம் பெற்றவர். முன்பு, அவர்கள் சாதாரண பொறியியல் பிளாஸ்டிக்குகளைப் பயன்படுத்தினர். ஆனால், அவை தேய்மானத்தைத் தாங்கும் திறனில் போதுமானதாக இல்லை. சில மாதங்களிலேயே கணிசமான தேய்மானத்தைக் காட்டியதுடன், குறிப்பிடத்தக்க இரைச்சலையும் ஏற்படுத்தின. அவர்களின் பொறியாளர்கள் பல்வேறு தீர்வுகளை முயன்றனர், ஆனால் அனைத்தும் ஏமாற்றமளிக்கும் முடிவுகளையே அளித்தன. அதன் பிறகு, ஒரு குறிப்பிட்ட விகிதத்தில் மைக்ரான் தரத்திலான பிளாஸ்டிக்கை சீராகக் கலக்குமாறு நாங்கள் பரிந்துரைத்தோம்.அலுமினியம் ஆக்சைடு தூள்அவற்றின் மூலப்பொருளுக்குள் செலுத்தப்பட்டது. அதன் விளைவு உடனடியாகத் தெரிந்தது! இதன் விளைவாக உருவான பற்சக்கரங்கள், பல மடங்கு அதிக தேய்மான ஆயுளைக் காட்டியதுடன், மிகவும் மென்மையாகவும் அமைதியாகவும் இயங்கின. ஏன்? ஏனென்றால், பிளாஸ்டிக் மூலக்கூறுகளுக்கு இடையில் சீராகப் பதிக்கப்பட்டிருந்த அந்தக் கண்ணுக்குத் தெரியாத அலுமினியம் ஆக்சைடு துகள்கள், மிக வலிமையான ஒரு ஆதரவு வலையமைப்பை உருவாக்கின. பற்சக்கரங்கள் ஒன்றோடொன்று பொருந்தி உராய்ந்தபோது, இந்தக் கடினமான அலுமினியம் ஆக்சைடு துகள்களே முதன்மை உராய்வு விசைகளைத் தாங்கி, பிளாஸ்டிக்கையே பாதுகாத்தன. இது, மென்மையான மண் சாலைகளின் மீது கடினமான கூழாங்கற்களை அடுக்கடுக்காகப் போடுவதைப் போன்றது – அதன் சுமை தாங்கும் திறன் உடனடியாக மாறிவிடுகிறது.
இரண்டாவது நிலை: பூச்சுகளை “அழிக்க முடியாததாக” மாற்றுதல்
உயர்தர மரப் பூச்சுகள் அல்லது தொழிற்சாலைத் தரைப்பூச்சுகளைக் கருத்தில் கொள்ளுங்கள் – அவை ஏன் தேய்மானம் மற்றும் கீறல்களை மிகவும் எதிர்க்கின்றன? பெரும்பாலும், இதன் இரகசியம் அலுமினியம் ஆக்சைடு தூளில் அடங்கியுள்ளது. ஒளிபுகும் வார்னிஷுடன் சேர்க்கப்படும்போது, அது வெண்மையாகவே இருக்கும். ஆனால், போதுமான அளவு நுண்ணியதாக அரைக்கப்படும்போது, அது நிறத்தில் குறைந்தபட்ச தாக்கத்தையே ஏற்படுத்துகிறது, அதே சமயம் பூச்சின் கடினத்தன்மையையும் கீறல் எதிர்ப்பையும் வியத்தகு முறையில் மேம்படுத்துகிறது. சாதாரண வண்ணப்பூச்சில் ஒரு சாவி தெளிவான கீறலை ஏற்படுத்தக்கூடும், ஆனால் அலுமினியம் ஆக்சைடு சேர்க்கப்பட்ட பரப்புகளில் அது மங்கலான, எளிதில் அகற்றக்கூடிய ஒரு அடையாளத்தை மட்டுமே உருவாக்கும். இந்த விளைவு, பூச்சின் உள்ளே எண்ணற்ற 'நுண்ணிய கவசங்களை' உட்பொதிப்பதற்கு ஒப்பானது.
மூன்றாவது ஆய்வு: 'தீயினால் பாதிக்கப்படாத கோட்டைகளை' உருவாக்குதல்
அலுமினியம் ஆக்சைடு இயல்பாகவே குறிப்பிடத்தக்க வெப்ப-எதிர்ப்புத் திறன் கொண்டது, இதன் உருகுநிலை 2,000 டிகிரி செல்சியஸைத் தாண்டுகிறது. இந்தப் பண்பைப் பயன்படுத்தி, இதை நுண்துளைகள் கொண்ட பஞ்சு போன்ற அல்லது நார் போன்ற கட்டமைப்புகளாக வடிவமைத்து, உயர்தர உயர்-வெப்பநிலை காப்புப் பொருட்களை உருவாக்கலாம். விண்வெளி ஓடத்தின் வெப்பக் கவச ஓடுகள் மற்றும் உயர்-வெப்பநிலை உலைகளின் உட்பூச்சுகள் அனைத்தும் இதைச் சார்ந்தே உள்ளன. இது ஒரு தடையாகச் செயல்பட்டு, உள்ளக உபகரணங்கள் அல்லது கட்டமைப்புகளைப் பாதுகாக்க, கொடூரமான வெப்பத்தை உறுதியாகத் தடுக்கிறது. இது அதன் 'கடுமையான' தன்மை மற்றும் வெப்ப எதிர்ப்புத் திறனின் உச்சகட்ட இணைப்பைக் குறிக்கிறது.
III. மந்திரத்தின் விலை மற்றும் மிதவாதக் கலை
இயல்பாகவே, மாயாஜாலத்தை கண்மூடித்தனமாகப் பயன்படுத்தக்கூடாது; அதற்கு ஒரு சரியான அளவு தேவை. அதிகம் என்பது எப்போதும் சிறந்ததல்ல. இதைக் கவனியுங்கள்: ரப்பருடன் அதிகப்படியான அலுமினா தூளைச் சேர்ப்பது, அதை கடினமாக்கி தேய்மான எதிர்ப்பை அதிகரிக்கக்கூடும், ஆனால் அது அதன் மீள்தன்மை மற்றும் நெகிழ்வுத்தன்மையைப் பாதித்து, எளிதில் உடையக்கூடிய, செங்கல் போன்ற ஒரு நொறுங்கும் பொருளாக மாற்றிவிடும். இது அளவுக்கு மீறிச் செய்வதற்கு ஒரு எடுத்துக்காட்டு.
ஆகவே, பொருள் விஞ்ஞானிகளாகிய நாங்கள் எங்கள் நாட்களை இந்த 'சூத்திரங்களையும்' 'செயல்முறைகளையும்' செம்மைப்படுத்துவதில் செலவிடுகிறோம். துகளின் அளவு என்னவாக இருக்க வேண்டும்?அலுமினா தூள்உகந்த சேர்க்கை விகிதம் என்ன? அது கட்டியாகத் திரளாமல், பொருள் முழுவதும் சீராகப் பரவுவதை நாம் எப்படி உறுதி செய்வது? இதன் பின்னணியில் உள்ள அறிவியல் ஆழமானது, இதற்கு விரிவான சோதனைகளும் திரட்டப்பட்ட அனுபவமும் தேவைப்படுகின்றன. சில சமயங்களில், அளவில் ஏற்படும் வெறும் ஒரு சதவீத வேறுபாடு கூட, இறுதிப் பொருளின் செயல்திறனில் மிகப்பெரிய வித்தியாசத்தை ஏற்படுத்தக்கூடும்.
ஆக, சாதாரணமாகத் தோன்றும் இந்தக் கைப்பிடி அளவு வெள்ளைப் பொடியில் வியக்கத்தக்க மாயாஜாலம் பொதிந்துள்ளது. ஒரு பன்முகத் திறனாளியைப் போல, பல்வேறு முறைகள் மற்றும் சேர்க்கைகளின் மூலம், அது சாதாரணப் பொருட்களை அடையாளம் காண முடியாத அளவிற்கு உருமாற்றும் ஆற்றல் கொண்டது. நம் காலடியில் உள்ள தரை வண்ணப்பூச்சு முதல் வானில் பறக்கும் விமானத்தின் பாகங்கள் வரை, அதன் இருப்பு எங்கும் நிறைந்திருக்கிறது.
பொருட்களின் உலகிற்கு நிலையான விதிகள் இல்லை என்பதை இது நமக்கு அமைதியாக நினைவூட்டுகிறது. அறிவார்ந்த கூட்டல் மற்றும் கலவையின் மூலம், பலவீனமானவை வலிமையானவையாகவும், மென்மையானவை கடினமானவையாகவும், சாதாரணமானவை அசாதாரணமானவையாகவும் உருமாற முடியும். இதுதான் அலுமினியம் ஆக்சைடு தூளின் மாயாஜாலம், மேலும் இதுவே பொருள் அறிவியலை மிகவும் கவர்ச்சிகரமானதாக மாற்றுவதன் சாராம்சமாகும். அடுத்த முறை நீங்கள் ஒரு மணல் காகிதத்தைப் பயன்படுத்தும்போதோ அல்லது அசாதாரணமான அமைப்பு கொண்ட ஒரு கூட்டுப் பலகையைத் தொடும்போதோ, அதற்குள் எண்ணற்ற சிறிய அலுமினியம் ஆக்சைடு தேவதைகள் அமைதியாகச் செயல்பட்டுக் கொண்டிருக்கலாம் என்பதை நினைத்து, உங்களுக்குள்ளேயே புன்னகைக்கக்கூடும்.