ব্রেকিং নিউজ

ন্যানোপ্রযুক্তি নিয়ে এলো উচ্চক্ষমতার ধাতু

চাপের প্রভাবে ধাতুর পরিবর্তিত আকার: বামের ছবিটি সাধারণ বিশুদ্ধ ধাতুর, ডানের ছবিটি সিলিকন কার্বাইড ন্যানোকণা ও ম্যাগনেসিয়াম একত্রিকৃত ধাতুর ।

চাপের প্রভাবে ধাতুর অভ্যন্তরীন পরিবর্তিত আকার: বামের ছবিটি সাধারণ বিশুদ্ধ ধাতুর, ডানের ছবিটি সিলিকন কার্বাইড ন্যানোকণা ও ম্যাগনেসিয়াম একত্রিকৃত ধাতুর।

প্রকৌশলবিশ্ব২৪ ডেস্ক:
বর্তমান বিশ্বে বিজ্ঞান ও প্রযুক্তির  ক্ষেত্রে এক অনন্য সম্ভাবনার দ্বার খুলে দিয়েছে ন্যানোপ্রযুক্তি। উচ্চ গবেষণার বিভিন্ন ক্ষেত্রেই অবিচ্ছেদ্যভাবে জড়িয়ে আছে এই প্রযুক্তি। ধাতু বিজ্ঞানেও এ প্রযুক্তির অবদান সম্ভবত আরো বেশি প্রয়োজন। আজকের পৃথিবীতে টেকসই স্থাপনা, সেতু, যানবাহন ও বিভিন্ন যন্ত্র তৈরিতে প্রথম চাহিদাই থাকে হালকা কিন্তু উচ্চভার সহনশীল শক্তিশালী ধাতুর। একইসাথে ধাতুগুলোর হওয়া চাই প্রয়োজনীয় স্থিতিস্থাপকতা ও দৃঢ়তা সম্পন্ন, অনমনীয়, উচ্চ তাপমাত্রা সহনশীলতা। তাই বিশ্বজুড়েই এখন চলছে ব্যবহারোপযোগী উচ্চমানের ধাতু তৈরির গবেষণা।

এরই ধারাবাহিকতায় ম্যাগনেসিয়াম ধাতুর সাথে ঘন সিলিকন কার্বাইডের ন্যানোকণার একত্রিকরণ ঘটিয়ে শক্তিশালী উচ্চ ক্ষমতা ও গুণাগুণ সম্পন্ন ধাতু তৈরিতে সফল হয়েছেন গবেষকরা। ন্যানোপ্রযুক্তি ব্যবহার করে যুক্তরাষ্ট্রের লস অ্যাঞ্জেলসের ক্যালিফোর্নিয়া বিশ্ববিদ্যালয়ের হেনরি স্যামুয়েলি প্রকৌশল ও ফলিতবিজ্ঞান অনুষদের গবেষকদলের তৈরি এই নতুন ধরনের ধাতু একদিকে যেমন হাল্কা তেমনি অত্যন্ত শক্তিশালী, দৃঢ়তা ও উচ্চ তাপমাত্রা সহনশীল। নিমার্ণ কাঠামো, বিমান ও গাড়ি তৈরির সাথে সাথে মুঠোফোন যন্ত্রাংশ এবং চিকিৎসার কাজে এ ধাতু ব্যবহার করা যাবে বলে জানান উদ্ভাবকরা।

ন্যানো আকৃতির কণাসমূহ ধাতুতে উপস্থিত থেকে ধাতুর স্থিতিস্থাপকতা, দৃঢ়তাসহ অন্যান্য বৈশিষ্ট্যের কোন পরিবর্তন না করেই এর ভারসহন ক্ষমতা বৃদ্ধি করতে পারে বলে জানা গেলেও এতদিন পর্যন্ত এই ন্যানোকণাকে ধাতুর মধ্যে কার্যকর ভাবে স্থাপন করার ক্ষেত্রে খুব একটা সাফল্য পাওয়া যায়নি। অন্যদিকে সিরামিক কণাও ধাতুর ক্ষমতা বৃদ্ধি করতে পারলেও এর প্রয়োগ সফল হয়নি। কারণ বড় আকৃতির সিরামিক কণা ধাতুতে স্থাপন করলে তা ধাতুর অনমনীয়তা কমিয়ে দেয়। অন্যদিকে ন্যানো আকৃতির সিরামিক কণা ব্যবহার করলে তা দৃঢ়তা অক্ষত রেখে ধাতুর ক্ষমতা বৃদ্ধি করলেও গলিত ধাতুর মধ্যে এরা পরষ্পরকে আকর্ষণ করে জমাট বেঁধে যায়।

এসব প্রতিকূলতা পার করে ধাতুর ক্ষমতা বৃদ্ধি করার জন্য প্রচেষ্টায় গবেষকরা ধাতু হিসেবে ম্যাগনেসিয়াম ও সিরামিক উপাদান হিসেবে সিলিকন কার্বাইডকে নিয়ে কাজ করেন। ম্যাগনেসিয়াম হচ্ছে নিমার্ণসামগ্রী হিসেবে ব্যবহৃত সবচেয়ে হালকা ধাতু যা অ্যালুমিনিয়ামের চেয়েও প্রায় দেড়গুণ হাল্কা। আজকাল অনেক ক্ষেত্রেই অ্যালুমিনিয়ামের সাথে ব্যবহার করা হচ্ছে ম্যাগনেসিয়াম। আর সিলিকন কার্বাইড হচ্ছে সিলিকন ও কার্বনের সমন্বয়ে তৈরি অত্যন্ত কঠিন একটি যৈাগ যা বিভিন্ন ধাতু কাটার ব্লেড তৈরিতে ব্যবহার করা হয়।

গবেষণা প্রকল্পে ম্যাগনেসিয়াম ও জিংকের গলিত সংকর ধাতুর মধ্যে ১০০ ন্যানোমিটারের চেয়ে ছোট আকৃতির সিলিকন কার্বাইড কণাগুলোকে ব্যাপৃত করে দেয়া হয়। পদার্থবিজ্ঞান ও ধাতু প্রক্রিয়াকরণের মিলিত প্রযুক্তির মাধ্যমে কণাগুলোর জমাট বাধা রোধ করা হয় উচ্চ তাপমাত্রায় তাদের বর্ধিত গতিশক্তিকে ব্যবহার করে। পুরো ধাতুতে ১৪ শতাংশ সিলিকন কার্বাইড ও ৮৬শতাংশ ম্যাগনেসিয়াম ব্যবহার করা হয়েছে। এছাড়াও উদ্ভাবিত এই ধাতুর আরো উন্নয়ন করতে গবেষকরা ব্যবহার করেছেন উচ্চচাপীয় মোচড় (High-Pressure Torsion) নামক নতুন একটি কৌশল। নতুন এই ধাতু ব্যাপকভাবে ব্যবহার করা যেতে পারে পরিবেশের উপর বিরূপ প্রভাবের কোন ঝুঁকি ছাড়াই। গবেষণাদলটির সিলিকন কার্বাইড ও ম্যাগনেসিয়াম একত্রীকৃত এই ধাতু ইতোমধ্যে ভারবহনক্ষমতা ও ওজন-অনমনীয়তা অনুপাত এর ক্ষেত্রে রেকর্ড তৈরি করতে পেরেছে। এছাড়াও এটি যথেষ্ট উচ্চতাপ সহনশীলতা প্রদর্শন করে।

গবেষণাটি সম্প্রতি প্রকাশিত হয়েছে ‘নেচার’ নামক একটি গবেষণাপত্রে। এই গবেষণাটির গবেষকরা ছিলেন লিয়ান-ই চেন, জিয়া কুয়ান যু, হংসেয়ক চই,মার্টা পোজেলো, যিয়াওলং মা, সঞ্জিত ভৌমিক, যেনমিং ইয়াং, সুভীন মাথাওদু ও জিয়াওচুন লি ।

গবেষণাদলের প্রধান জিয়াওচুন লি জানান, উচ্চক্ষমতা সম্পন্ন ধাতুর আমাদের উদ্ভাবিত পদ্ধতির ফলে এখন অন্যান্য ধাতুগুলো নিয়ে এধরণের গবেষণা প্রসারিত হবে যা আগামী  পৃথিবীর টেকসই উন্নয়নে ভূমিকা রাখবে। তিনি আরো বলেন, এখন পর্যন্ত প্রাপ্ত গবেষণার ফল অনেকটা যেন বৈপ্লবিক বৈশিষ্ট্যসম্পন্ন ধাতুর জগতে লুকানো গুপ্তধনের সামান্য অংশমাত্র।

 

 

সূত্র : ক্যালিফোর্নিয়া বিশ্ববিদ্যালয়, লস অ্যাঞ্জেলস, যুক্তরাষ্ট্র।
গবেষণা সূত্র: Lian-Yi Chen, Jia-Quan Xu, Hongseok Choi, Marta Pozuelo, Xiaolong Ma, Sanjit Bhowmick, Jenn-Ming Yang, Suveen Mathaudhu, Xiao-Chun Li.
Processing and properties of magnesium containing a dense uniform dispersion of nanoparticles.
Nature, 2015; 528(7583): 539 DOI: 10.1038/nature16445

তারিখ: ৩১.১২.২০১৫