टाइटेनियम के लिए एक नया समय (3)

नैनोट्विन्ड टाइटेनियम

(जारी)

हाल ही में, सामग्री विज्ञान और मैकेनिकल इंजीनियरिंग के प्रोफेसर माइनर और रॉबर्ट रिची ने शुद्ध टाइटेनियम बनाने के लिए एक अग्रणी थोक प्रसंस्करण विधि विकसित की है जो कम महंगी है और अधिक तन्यता ताकत और लचीलापन के साथ धातु उत्पन्न करती है।

प्रोफेसर डेरिल क्रज़न, मार्क एस्टा और एंड्रयू माइनर टीम I इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोप के पास खड़े हैं

बर्कले लैब के नेशनल सेंटर फॉर इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोपी में टीम I (ट्रांसमिशन इलेक्ट्रॉन एबररेशन-करेक्टेड माइक्रोस्कोप) प्रोजेक्ट के साथ सामग्री विज्ञान और इंजीनियरिंग प्रोफेसर (बाएं से) डेरिल क्रज़न, मार्क एस्टा और एंड्रयू माइनर। (फोटो एडम लाउ / बर्कले इंजीनियरिंग द्वारा)

मिश्र धातुओं के अलावा, संरचनात्मक धातुओं को मजबूत करने का एक और तरीका क्रिस्टल के आकार को अनुकूलित करना है - जिसे अनाज के रूप में भी जाना जाता है - जो गर्मी और यांत्रिक प्रसंस्करण, जैसे रोलिंग या दबाने से धातु बनाते हैं। अनाज के आकार को उप-माइक्रोमीटर या नैनोमीटर तक कम करके, शोधकर्ता तथाकथित नैनोट्विनड संरचनाओं, या संरेखित क्रिस्टल संरचनाओं के कारण धातु में दोष पेश कर सकते हैं। नैनोट्विन्ड संरचनाएं ताकत में सुधार करती हैं और प्लेनर स्लिप्स के लिए बाधा के रूप में कार्य करके फ्रैक्चर के जोखिम को कम करती हैं। माइनर का कहना है कि नैनोट्विनड संरचनाओं की दूरी और अभिविन्यास को अनुकूलित करके, यांत्रिक गुणों को और भी अधिक अनुकूलित किया जा सकता है। लेकिन ऐसा करने के पारंपरिक तरीके न तो मामूली हैं और न ही सस्ते।

इसके बजाय, माइनर, रिची और सहकर्मियों ने क्रायो-मैकेनिकल प्रक्रिया के माध्यम से शुद्ध टाइटेनियम में कई नैनोट्विन संरचनाएं पेश कीं। उन्होंने टाइटेनियम के घन-आकार के टुकड़ों का उपयोग किया जिन्हें तरल नाइट्रोजन में तीन तरफ से दबाया गया था। माइनर का कहना है कि कोमल संपीड़न, नैनोट्विनड संरचनाओं के घनत्व को नियंत्रित करता है जो धातु को इसकी प्रारंभिक अनाज संरचना को संरक्षित करते हुए मजबूत करता है। सबसे अच्छी बात यह है कि यह प्रक्रिया तीव्र गर्मी पर निर्भर नहीं करती है और शायद आज की तुलना में अनुप्रयोगों की व्यापक रेंज के लिए टाइटेनियम बनाने का यह अधिक टिकाऊ तरीका है।

क्रायो-फोर्ज्ड सामग्री के यांत्रिक गुण, विशेष रूप से ताकत और लचीलापन, अत्यधिक उच्च तापमान के साथ-साथ क्रायोजेनिक तापमान पर भी टिके रहते हैं। माइनर का कहना है कि नैनोट्विन्ड टाइटेनियम का प्रदर्शन इसे अत्यधिक गर्म जेट इंजनों के साथ-साथ बहुत ठंडे ऑपरेटिंग वातावरण जैसी चीजों के लिए आदर्श बनाता है जो सुपरकंडक्टिंग मैग्नेट के लिए रिंग बनाए रखने, तरलीकृत प्राकृतिक गैस टैंकों के संरचनात्मक भागों, साथ ही साथ सामग्री बनाने जैसे उपयोग का सुझाव देगा। गहरे समुद्र या गहरे अंतरिक्ष वातावरण के संपर्क में।

यह पूछे जाने पर कि क्या नई व्यावसायिक-ग्रेड टाइटेनियम निर्माण प्रक्रिया को जल्द ही बड़े पैमाने पर लाया जा सकता है, माइनर कहते हैं, क्यों नहीं? आजकल उपयोग की जाने वाली क्रोल प्रक्रिया जैसी चीजें करना कठिन है, जहां सामग्री को विद्युत रूप से अलग करना पड़ता है और पूरी प्रक्रिया में भारी मात्रा में बिजली लगती है। "और यह क्रायो-फोर्जिंग, आप जानते हैं, हम बस चीजों को स्नान में डाल रहे होंगे।"