নতুন ক্ষেত্রে α-অ্যালুমিনার প্রয়োগঅ্যালুমিনা সিরামিক
যদিও নতুন সিরামিক উপকরণের অনেক প্রকারভেদ রয়েছে, তবুও এদের কার্যকারিতা ও ব্যবহার অনুসারে মোটামুটিভাবে তিনটি শ্রেণীতে ভাগ করা যায়: কার্যকরী সিরামিক (যা ইলেকট্রনিক সিরামিক নামেও পরিচিত), কাঠামোগত সিরামিক (যা ইঞ্জিনিয়ারিং সিরামিক নামেও পরিচিত) এবং জৈব-সিরামিক। ব্যবহৃত বিভিন্ন কাঁচামালের উপাদান অনুসারে, এদেরকে অক্সাইড সিরামিক, নাইট্রাইড সিরামিক, বোরাইড সিরামিক, কার্বাইড সিরামিক এবং ধাতব সিরামিকে ভাগ করা যায়। এদের মধ্যে অ্যালুমিনা সিরামিক অত্যন্ত গুরুত্বপূর্ণ, এবং এর কাঁচামাল হলো বিভিন্ন স্পেসিফিকেশনের α-অ্যালুমিনা পাউডার।
আলফা-অ্যালুমিনা তার উচ্চ শক্তি, উচ্চ কাঠিন্য, উচ্চ তাপমাত্রা সহনশীলতা, ক্ষয় প্রতিরোধ ক্ষমতা এবং অন্যান্য চমৎকার বৈশিষ্ট্যের কারণে বিভিন্ন নতুন সিরামিক সামগ্রী উৎপাদনে ব্যাপকভাবে ব্যবহৃত হয়। এটি শুধুমাত্র ইন্টিগ্রেটেড সার্কিট সাবস্ট্রেট, কৃত্রিম রত্ন, কাটিং টুল, কৃত্রিম হাড় ইত্যাদির মতো উন্নত অ্যালুমিনা সিরামিকের জন্য একটি পাউডার কাঁচামালই নয়, বরং ফসফর বাহক, উন্নত রিফ্র্যাক্টরি উপাদান, বিশেষ গ্রাইন্ডিং উপাদান ইত্যাদি হিসেবেও ব্যবহার করা যেতে পারে। আধুনিক বিজ্ঞান ও প্রযুক্তির বিকাশের সাথে সাথে আলফা-অ্যালুমিনার প্রয়োগ ক্ষেত্র দ্রুত প্রসারিত হচ্ছে, বাজারের চাহিদাও বাড়ছে এবং এর সম্ভাবনা অত্যন্ত বিস্তৃত।
কার্যকরী সিরামিকে α-অ্যালুমিনার প্রয়োগ
কার্যকরী সিরামিকউন্নত সিরামিক বলতে এমন সিরামিককে বোঝায় যা একটি নির্দিষ্ট কার্য সম্পাদনের জন্য তাদের বৈদ্যুতিক, চৌম্বকীয়, শাব্দিক, আলোকীয়, তাপীয় এবং অন্যান্য বৈশিষ্ট্য বা তাদের যুগল প্রভাব ব্যবহার করে। এদের অন্তরক, ডাইইলেকট্রিক, পিজোইলেকট্রিক, থার্মোইলেকট্রিক, সেমিকন্ডাক্টর, আয়ন পরিবাহিতা এবং সুপারকন্ডাক্টিভিটির মতো একাধিক বৈদ্যুতিক বৈশিষ্ট্য রয়েছে, তাই এদের অনেক কার্যকারিতা এবং অত্যন্ত বিস্তৃত প্রয়োগ রয়েছে। বর্তমানে, যেগুলি ব্যাপকভাবে ব্যবহারিক প্রয়োগে আনা হয়েছে, সেগুলির মধ্যে প্রধান হলো ইন্টিগ্রেটেড সার্কিট সাবস্ট্রেট এবং প্যাকেজিংয়ের জন্য অন্তরক সিরামিক, স্বয়ংচালিত গাড়ির স্পার্ক প্লাগের অন্তরক সিরামিক, টেলিভিশন এবং ভিডিও রেকর্ডারে ব্যাপকভাবে ব্যবহৃত ক্যাপাসিটর ডাইইলেকট্রিক সিরামিক, বহুবিধ ব্যবহারযোগ্য পিজোইলেকট্রিক সিরামিক এবং বিভিন্ন সেন্সরের জন্য সংবেদনশীল সিরামিক। এছাড়াও, এগুলি উচ্চ-চাপের সোডিয়াম ল্যাম্পের আলো-নিঃসরণকারী টিউবের জন্যও ব্যবহৃত হয়।
১. স্পার্ক প্লাগের অন্তরক সিরামিক
বর্তমানে ইঞ্জিনে সিরামিকের বৃহত্তম প্রয়োগ হলো স্পার্ক প্লাগ ইনসুলেটিং সিরামিক। অ্যালুমিনার চমৎকার বৈদ্যুতিক ইনসুলেশন, উচ্চ যান্ত্রিক শক্তি, উচ্চ চাপ প্রতিরোধ ক্ষমতা এবং তাপীয় অভিঘাত প্রতিরোধ ক্ষমতার কারণে, অ্যালুমিনা ইনসুলেটিং স্পার্ক প্লাগ বিশ্বজুড়ে ব্যাপকভাবে ব্যবহৃত হয়। স্পার্ক প্লাগের জন্য α-অ্যালুমিনার প্রয়োজনীয়তা হলো সাধারণ কম-সোডিয়াম α-অ্যালুমিনা মাইক্রোপাউডার, যেখানে সোডিয়াম অক্সাইডের পরিমাণ ≤০.০৫% এবং গড় কণার আকার ৩২৫ মেশ।
২. ইন্টিগ্রেটেড সার্কিট সাবস্ট্রেট এবং প্যাকেজিং উপকরণ
সাবস্ট্রেট উপাদান এবং প্যাকেজিং উপাদান হিসেবে ব্যবহৃত সিরামিক নিম্নলিখিত দিকগুলিতে প্লাস্টিকের চেয়ে উন্নত: উচ্চ ইনসুলেশন রেজিস্ট্যান্স, উচ্চ রাসায়নিক ক্ষয় প্রতিরোধ ক্ষমতা, উচ্চ সিলিং, আর্দ্রতা প্রবেশ প্রতিরোধ, কোনো বিক্রিয়াশীলতা না থাকা, এবং অতি-বিশুদ্ধ সেমিকন্ডাক্টর সিলিকনের কোনো দূষণ না ঘটানো। ইন্টিগ্রেটেড সার্কিট সাবস্ট্রেট এবং প্যাকেজিং উপাদানের জন্য প্রয়োজনীয় α-অ্যালুমিনার বৈশিষ্ট্যগুলি হলো: তাপীয় প্রসারণ সহগ 7.0×10-6/℃, তাপ পরিবাহিতা 20-30W/K·m (কক্ষ তাপমাত্রায়), ডাইইলেকট্রিক ধ্রুবক 9-12 (IMHz), ডাইইলেকট্রিক লস 3~10-4 (IMHz), আয়তন রোধ >1012-1014Ω·cm (কক্ষ তাপমাত্রায়)।
ইন্টিগ্রেটেড সার্কিটের উচ্চ কর্মক্ষমতা এবং উচ্চ ইন্টিগ্রেশনের কারণে সাবস্ট্রেট এবং প্যাকেজিং উপকরণের জন্য আরও কঠোর প্রয়োজনীয়তা আরোপ করা হয়েছে:
চিপের তাপ উৎপাদন বাড়ার সাথে সাথে উচ্চতর তাপ পরিবাহিতার প্রয়োজন হয়।
কম্পিউটিং উপাদানের উচ্চ গতির জন্য একটি নিম্ন ডাইইলেকট্রিক ধ্রুবক প্রয়োজন।
তাপীয় প্রসারণ সহগ সিলিকনের কাছাকাছি হওয়া প্রয়োজন। এটি আলফা-অ্যালুমিনার উপর উচ্চতর চাহিদা তৈরি করে, অর্থাৎ এটি উচ্চ বিশুদ্ধতা এবং সূক্ষ্মতার দিকে বিকশিত হয়।
৩. উচ্চচাপ সোডিয়াম আলো-নিঃসরণকারী বাতি
সূক্ষ্ম সিরামিককাঁচামাল হিসেবে উচ্চ-বিশুদ্ধ অতিসূক্ষ্ম অ্যালুমিনা দিয়ে তৈরি এই পদার্থটির উচ্চ তাপমাত্রা প্রতিরোধ ক্ষমতা, ক্ষয় প্রতিরোধ ক্ষমতা, ভালো তাপ নিরোধক, উচ্চ শক্তি ইত্যাদি বৈশিষ্ট্য রয়েছে এবং এটি একটি উৎকৃষ্ট অপটিক্যাল সিরামিক উপাদান। অল্প পরিমাণে ম্যাগনেসিয়াম অক্সাইড, ইরিডিয়াম অক্সাইড বা ইরিডিয়াম অক্সাইড সংযোজনকারীসহ উচ্চ-বিশুদ্ধ অ্যালুমিনা দিয়ে তৈরি এবং অ্যাটমোস্ফিয়ার সিন্টারিং ও হট প্রেসিং সিন্টারিং পদ্ধতিতে প্রস্তুত স্বচ্ছ পলিক্রিস্টালাইন উচ্চ-তাপমাত্রার সোডিয়াম বাষ্পের ক্ষয় প্রতিরোধ করতে পারে এবং উচ্চ আলোক দক্ষতাসম্পন্ন উচ্চ-চাপের সোডিয়াম আলো-নিঃসরণকারী বাতি হিসেবে ব্যবহার করা যেতে পারে।
কাঠামোগত সিরামিকে α-অ্যালুমিনার প্রয়োগ
অজৈব বায়োমেডিকেল উপাদান হিসেবে, বায়োসিরামিক উপাদানগুলির ধাতব এবং পলিমার উপাদানের তুলনায় কোনো বিষাক্ত পার্শ্বপ্রতিক্রিয়া নেই এবং জৈব টিস্যুর সাথে এদের ভালো জৈব সামঞ্জস্যতা ও ক্ষয় প্রতিরোধ ক্ষমতা রয়েছে। মানুষের কাছে এগুলোর কদর ক্রমশ বাড়ছে। বায়োসিরামিক উপাদানগুলির গবেষণা এবং ক্লিনিক্যাল প্রয়োগ স্বল্পমেয়াদী প্রতিস্থাপন ও পূরণের পর্যায় থেকে স্থায়ী ও দৃঢ় প্রতিস্থাপনের পর্যায়ে এবং জৈবিকভাবে নিষ্ক্রিয় উপাদান থেকে জৈবিকভাবে সক্রিয় উপাদান ও বহুস্তরীয় যৌগিক উপাদানের পর্যায়ে বিকশিত হয়েছে।
সাম্প্রতিক বছরগুলিতে, ছিদ্রযুক্তঅ্যালুমিনা সিরামিকরাসায়নিক ক্ষয় প্রতিরোধ ক্ষমতা, পরিধান প্রতিরোধ ক্ষমতা, ভালো উচ্চ তাপমাত্রা স্থিতিশীলতা এবং তাপবৈদ্যুতিক বৈশিষ্ট্যের কারণে কৃত্রিম কঙ্কালের সন্ধি, কৃত্রিম হাঁটুর সন্ধি, কৃত্রিম ফিমোরাল হেড, অন্যান্য কৃত্রিম হাড়, কৃত্রিম দাঁতের মূল, হাড় স্থিরকারী স্ক্রু এবং কর্নিয়ার মেরামতের কাজে ব্যবহৃত হয়ে আসছে। ছিদ্রযুক্ত অ্যালুমিনা সিরামিক তৈরির সময় ছিদ্রের আকার নিয়ন্ত্রণের পদ্ধতি হলো বিভিন্ন আকারের অ্যালুমিনা কণা মিশ্রিত করা, ফোম দ্বারা সিক্ত করা এবং কণাগুলোকে স্প্রে-ড্রাই করা। অ্যালুমিনিয়াম প্লেটকে অ্যানোডাইজ করেও দিকনির্দেশক ন্যানো-স্কেল মাইক্রোপোরাস চ্যানেল-ধরণের ছিদ্র তৈরি করা যায়।