সবুজ সিলিকন কার্বাইড মাইক্রোপাউডারের অনন্য বৈশিষ্ট্য এবং প্রয়োগের সম্ভাবনা উন্মোচন

সবুজ সিলিকন কার্বাইড মাইক্রোপাউডারের অনন্য বৈশিষ্ট্য এবং প্রয়োগের সম্ভাবনা উন্মোচন

আজকের উচ্চ-প্রযুক্তির উপকরণ ক্ষেত্রে, সবুজ সিলিকন কার্বাইড মাইক্রোপাউডার ধীরে ধীরে তার অনন্য ভৌত এবং রাসায়নিক বৈশিষ্ট্যের কারণে পদার্থ বিজ্ঞান সম্প্রদায়ের মনোযোগের কেন্দ্রবিন্দুতে পরিণত হচ্ছে। কার্বন এবং সিলিকন উপাদানের সমন্বয়ে গঠিত এই যৌগটি তার বিশেষ স্ফটিক কাঠামো এবং চমৎকার কর্মক্ষমতার কারণে অনেক শিল্প ক্ষেত্রে ব্যাপক প্রয়োগের সম্ভাবনা দেখিয়েছে। এই নিবন্ধে সবুজ সিলিকন কার্বাইড মাইক্রোপাউডারের অনন্য বৈশিষ্ট্য এবং বিভিন্ন ক্ষেত্রে এর প্রয়োগের সম্ভাবনা গভীরভাবে অন্বেষণ করা হবে।

1. সবুজ সিলিকন কার্বাইড মাইক্রোপাউডারের মৌলিক বৈশিষ্ট্য

সবুজ সিলিকন কার্বাইড (SiC) একটি সিন্থেটিক সুপারহার্ড উপাদান এবং এটি একটি সমযোজী বন্ধন যৌগের অন্তর্গত। এর স্ফটিক কাঠামোতে হীরার মতো বিন্যাস সহ একটি ষড়ভুজাকার ব্যবস্থা রয়েছে। সবুজ সিলিকন কার্বাইড মাইক্রোপাউডার সাধারণত 0.1-100 মাইক্রন কণার আকারের পরিসর সহ গুঁড়ো পণ্যগুলিকে বোঝায় এবং এর রঙ বিভিন্ন বিশুদ্ধতা এবং অপরিষ্কারতার কারণে হালকা সবুজ থেকে গাঢ় সবুজ পর্যন্ত বিভিন্ন ধরণের টোন উপস্থাপন করে।

মাইক্রোস্কোপিক কাঠামো থেকে, সবুজ সিলিকন কার্বাইড স্ফটিকের প্রতিটি সিলিকন পরমাণু চারটি কার্বন পরমাণুর সাথে একটি টেট্রাহেড্রাল সমন্বয় তৈরি করে। এই শক্তিশালী সহযোজী বন্ধন কাঠামো উপাদানটিকে অত্যন্ত উচ্চ কঠোরতা এবং রাসায়নিক স্থিতিশীলতা দেয়। এটি লক্ষণীয় যে সবুজ সিলিকন কার্বাইডের মোহস কঠোরতা 9.2-9.3 এ পৌঁছায়, যা হীরা এবং ঘন বোরন নাইট্রাইডের পরে দ্বিতীয়, যা ঘষিয়া তুলিয়া ফেলিতে সক্ষম পদার্থের ক্ষেত্রে এটিকে অপরিবর্তনীয় করে তোলে।

2. সবুজ সিলিকন কার্বাইড মাইক্রোপাউডারের অনন্য বৈশিষ্ট্য

1. চমৎকার যান্ত্রিক বৈশিষ্ট্য

সবুজ সিলিকন কার্বাইড মাইক্রোপাউডারের সবচেয়ে উল্লেখযোগ্য বৈশিষ্ট্য হল এর অত্যন্ত উচ্চ কঠোরতা। এর ভিকারস কঠোরতা 2800-3300kg/mm² পর্যন্ত পৌঁছাতে পারে, যা শক্ত উপকরণ প্রক্রিয়াকরণের সময় এটিকে ভালোভাবে কাজ করতে সাহায্য করে। একই সময়ে, সবুজ সিলিকন কার্বাইডেরও ভালো সংকোচন শক্তি রয়েছে এবং উচ্চ তাপমাত্রায়ও উচ্চ যান্ত্রিক শক্তি বজায় রাখতে পারে। এই বৈশিষ্ট্যটি চরম পরিবেশে এটি ব্যবহার করা সম্ভব করে তোলে।

2. চমৎকার তাপীয় বৈশিষ্ট্য

সবুজ সিলিকন কার্বাইডের তাপ পরিবাহিতা 120-200W/(m·K) পর্যন্ত বেশি, যা সাধারণ স্টিলের তুলনায় 3-5 গুণ বেশি। এই চমৎকার তাপ পরিবাহিতা এটিকে একটি আদর্শ তাপ অপচয় উপাদান করে তোলে। আরও আশ্চর্যজনক বিষয় হল সবুজ সিলিকন কার্বাইডের তাপীয় প্রসারণ সহগ মাত্র 4.0×10⁻⁶/℃, যার অর্থ তাপমাত্রা পরিবর্তনের সময় এটির চমৎকার মাত্রিক স্থিতিশীলতা থাকে এবং তাপীয় প্রসারণ এবং সংকোচনের কারণে স্পষ্ট বিকৃতি তৈরি হবে না।

3. অসাধারণ রাসায়নিক স্থিতিশীলতা

রাসায়নিক বৈশিষ্ট্যের দিক থেকে, সবুজ সিলিকন কার্বাইড অত্যন্ত শক্তিশালী জড়তা প্রদর্শন করে। এটি বেশিরভাগ অ্যাসিড, ক্ষার এবং লবণ দ্রবণের ক্ষয় প্রতিরোধ করতে পারে এবং উচ্চ তাপমাত্রায়ও স্থিতিশীল থাকতে পারে। পরীক্ষাগুলি দেখায় যে সবুজ সিলিকন কার্বাইড 1000℃ এর নিচে জারণ পরিবেশে এখনও ভাল স্থিতিশীলতা বজায় রাখতে পারে, যা ক্ষয়কারী পরিবেশে দীর্ঘমেয়াদী ব্যবহারের জন্য এটিকে সম্ভাব্য করে তোলে।

4. বিশেষ বৈদ্যুতিক বৈশিষ্ট্য

সবুজ সিলিকন কার্বাইড হল একটি প্রশস্ত ব্যান্ডগ্যাপ সেমিকন্ডাক্টর উপাদান যার ব্যান্ডগ্যাপ প্রস্থ 3.0eV, যা সিলিকনের 1.1eV এর চেয়ে অনেক বেশি। এই বৈশিষ্ট্যটি এটিকে উচ্চ ভোল্টেজ এবং তাপমাত্রা সহ্য করতে সক্ষম করে এবং পাওয়ার ইলেকট্রনিক ডিভাইসের ক্ষেত্রে এর অনন্য সুবিধা রয়েছে। এছাড়াও, সবুজ সিলিকন কার্বাইডের উচ্চ ইলেকট্রন গতিশীলতাও রয়েছে, যা উচ্চ-ফ্রিকোয়েন্সি ডিভাইস তৈরি করা সম্ভব করে তোলে।

৩. সবুজ সিলিকন কার্বাইড মাইক্রোপাউডার প্রস্তুতকরণ প্রক্রিয়া

সবুজ সিলিকন কার্বাইড মাইক্রোপাউডার তৈরিতে মূলত অ্যাকেসন প্রক্রিয়া ব্যবহার করা হয়। এই পদ্ধতিতে কোয়ার্টজ বালি এবং পেট্রোলিয়াম কোককে একটি নির্দিষ্ট অনুপাতে মিশ্রিত করা হয় এবং বিক্রিয়ার জন্য একটি প্রতিরোধী চুল্লিতে 2000-2500℃ তাপমাত্রায় উত্তপ্ত করা হয়। বিক্রিয়ার ফলে উৎপন্ন ব্লকি সবুজ সিলিকন কার্বাইড ক্রাশিং, গ্রেডিং এবং পিকলিং এর মতো প্রক্রিয়ার মধ্য দিয়ে যায় এবং অবশেষে বিভিন্ন কণা আকারের মাইক্রোপাউডার পণ্য পাওয়া যায়।

সাম্প্রতিক বছরগুলিতে, প্রযুক্তির অগ্রগতির সাথে সাথে, কিছু নতুন প্রস্তুতি পদ্ধতি আবির্ভূত হয়েছে। রাসায়নিক বাষ্প জমা (CVD) উচ্চ-বিশুদ্ধতা ন্যানো-স্কেল সবুজ সিলিকন কার্বাইড পাউডার প্রস্তুত করতে পারে; সল-জেল পদ্ধতি পাউডারের কণার আকার এবং রূপবিদ্যা সঠিকভাবে নিয়ন্ত্রণ করতে পারে; প্লাজমা পদ্ধতি ক্রমাগত উৎপাদন অর্জন করতে পারে এবং উৎপাদন দক্ষতা উন্নত করতে পারে। এই নতুন প্রক্রিয়াগুলি সবুজ সিলিকন কার্বাইড মাইক্রোপাউডারের কর্মক্ষমতা অপ্টিমাইজেশন এবং প্রয়োগ সম্প্রসারণের জন্য আরও সম্ভাবনা প্রদান করে।

৪. সবুজ সিলিকন কার্বাইড মাইক্রোপাউডারের প্রধান প্রয়োগ ক্ষেত্র

1. যথার্থ নাকাল এবং মসৃণতা

একটি সুপারহার্ড অ্যাব্রেসিভ হিসেবে, সবুজ সিলিকন কার্বাইড মাইক্রোপাউডার সিমেন্টেড কার্বাইড, সিরামিক, কাচ এবং অন্যান্য উপকরণের নির্ভুল প্রক্রিয়াকরণে ব্যাপকভাবে ব্যবহৃত হয়। সেমিকন্ডাক্টর শিল্পে, উচ্চ-বিশুদ্ধতা সবুজ সিলিকন কার্বাইড পাউডার সিলিকন ওয়েফার পালিশ করার জন্য ব্যবহৃত হয় এবং এর কাটিং কর্মক্ষমতা ঐতিহ্যবাহী অ্যালুমিনা অ্যাব্রেসিভের তুলনায় ভালো। অপটিক্যাল কম্পোনেন্ট প্রক্রিয়াকরণের ক্ষেত্রে, সবুজ সিলিকন কার্বাইড পাউডার ন্যানো-স্কেল পৃষ্ঠের রুক্ষতা অর্জন করতে পারে এবং উচ্চ-নির্ভুল অপটিক্যাল কম্পোনেন্টের প্রক্রিয়াকরণের প্রয়োজনীয়তা পূরণ করতে পারে।

2. উন্নত সিরামিক উপকরণ

উচ্চ-কার্যক্ষমতা সম্পন্ন সিরামিক তৈরির জন্য সবুজ সিলিকন কার্বাইড পাউডার একটি গুরুত্বপূর্ণ কাঁচামাল। চমৎকার যান্ত্রিক বৈশিষ্ট্য এবং তাপীয় স্থিতিশীলতা সহ স্ট্রাকচারাল সিরামিকগুলি হট প্রেসিং সিন্টারিং বা রিঅ্যাকশন সিন্টারিং প্রক্রিয়ার মাধ্যমে তৈরি করা যেতে পারে। এই ধরণের সিরামিক উপাদান যান্ত্রিক সিল, বিয়ারিং এবং নোজেলের মতো মূল উপাদানগুলিতে ব্যাপকভাবে ব্যবহৃত হয়, বিশেষ করে উচ্চ তাপমাত্রা এবং ক্ষয়ের মতো কঠোর কাজের পরিস্থিতিতে।

৩. ইলেকট্রনিক্স এবং সেমিকন্ডাক্টর ডিভাইস

ইলেকট্রনিক্সের ক্ষেত্রে, সবুজ সিলিকন কার্বাইড পাউডার প্রশস্ত ব্যান্ডগ্যাপ সেমিকন্ডাক্টর উপকরণ প্রস্তুত করতে ব্যবহৃত হয়। সবুজ সিলিকন কার্বাইডের উপর ভিত্তি করে তৈরি পাওয়ার ডিভাইসগুলিতে উচ্চ-ফ্রিকোয়েন্সি, উচ্চ-ভোল্টেজ এবং উচ্চ-তাপমাত্রার কাজের বৈশিষ্ট্য রয়েছে এবং নতুন শক্তি যানবাহন, স্মার্ট গ্রিড এবং অন্যান্য ক্ষেত্রে দুর্দান্ত সম্ভাবনা দেখায়। গবেষণায় দেখা গেছে যে সবুজ সিলিকন কার্বাইড পাওয়ার ডিভাইসগুলি ঐতিহ্যবাহী সিলিকন-ভিত্তিক ডিভাইসের তুলনায় 50% এরও বেশি শক্তির ক্ষতি কমাতে পারে।

৪. যৌগিক শক্তিবৃদ্ধি

একটি ধাতু বা পলিমার ম্যাট্রিক্সে সবুজ সিলিকন কার্বাইড পাউডারকে রিইনফোর্সমেন্ট ফেজ হিসেবে যুক্ত করলে কম্পোজিট উপাদানের শক্তি, কঠোরতা এবং পরিধান প্রতিরোধ ক্ষমতা উল্লেখযোগ্যভাবে উন্নত হতে পারে। মহাকাশ ক্ষেত্রে, অ্যালুমিনিয়াম-ভিত্তিক সিলিকন কার্বাইড কম্পোজিটগুলি হালকা ওজনের এবং উচ্চ-শক্তির কাঠামোগত অংশ তৈরিতে ব্যবহৃত হয়; স্বয়ংচালিত শিল্পে, সিলিকন কার্বাইড রিইনফোর্সড ব্রেক প্যাডগুলি চমৎকার উচ্চ-তাপমাত্রা প্রতিরোধ ক্ষমতা প্রদর্শন করে।

৫. অবাধ্য উপকরণ এবং আবরণ

সবুজ সিলিকন কার্বাইডের উচ্চ-তাপমাত্রার স্থিতিশীলতা ব্যবহার করে, উচ্চ-কার্যক্ষমতাসম্পন্ন অবাধ্য উপকরণ প্রস্তুত করা যেতে পারে। ইস্পাত গলানোর শিল্পে, সিলিকন কার্বাইড অবাধ্য ইটগুলি ব্লাস্ট ফার্নেস এবং কনভার্টারের মতো উচ্চ-তাপমাত্রার সরঞ্জামগুলিতে ব্যাপকভাবে ব্যবহৃত হয়। এছাড়াও, সিলিকন কার্বাইড আবরণ বেস উপাদানের জন্য চমৎকার ক্ষয় এবং ক্ষয় সুরক্ষা প্রদান করতে পারে এবং রাসায়নিক সরঞ্জাম, টারবাইন ব্লেড এবং অন্যান্য ক্ষেত্রে ব্যবহৃত হয়।