کیا نئی کاربن فائبر مواد کی اگلی نسل "خود کا پتہ لگانے" کے قابل ہوگی؟

تازہ ترین رپورٹ کے مطابق، جامع مواد کی اگلی نسل اپنی ساختی صحت کی حالت کی نگرانی کر سکتی ہے، اور عام ہو سکتی ہے۔

کاربن فائبر مرکبات ہلکے اور مضبوط ہیں اور آٹوموبائل، ہوائی جہاز اور نقل و حمل کے دیگر ذرائع کے لیے اہم ساختی مواد ہیں۔ وہ پولیمر سبسٹریٹس پر مشتمل ہوتے ہیں، جیسے epoxy resins، جو تقویت یافتہ کاربن ریشوں کے ساتھ سرایت کرتے ہیں۔ دونوں مواد کی مختلف مکینیکل خصوصیات کی وجہ سے، ریشے ضرورت سے زیادہ دباؤ یا تھکاوٹ کے تحت سبسٹریٹ سے گر جائیں گے۔ اس کا مطلب ہے کہ کاربن فائبر کے مرکب ڈھانچے کو پہنچنے والا نقصان اب بھی سطح کے نیچے چھپا ہوا ہو سکتا ہے اور اسے ننگی آنکھ سے پتہ نہیں چل سکتا، جو تباہ کن ناکامی کا باعث بن سکتا ہے۔

"کمپوزٹس کے اندر کو سمجھ کر، آپ ان کی صحت کا بہتر اندازہ لگا سکتے ہیں اور جان سکتے ہیں کہ کیا کوئی نقصان ہے جس کی مرمت کی ضرورت ہے،" ریج کرس باؤلینڈ، ایک محقق۔

امریکی محکمہ توانائی (اوک نیشنل لیبارٹری) وگنر میں اوک رج نیشنل لیبارٹری۔ "حال ہی میں، Bowland اور ORNL میں کاربن اور کمپوزٹ ٹیم کے سربراہ، امیت ناسکر نے سیمی کنڈکٹر سلکان کاربائیڈ نینو پارٹیکلز پر موصل کاربن ریشوں کو لپیٹنے کے لیے ایک رولنگ سٹرائپ طریقہ ایجاد کیا ہے۔ نینو میٹریل ایسے مرکب مواد میں سرایت کر رہے ہیں جو دیگر فائبر سے زیادہ مضبوط ہیں اور ان کی صحت کی نگرانی کرنے کی نئی صلاحیت ہے۔ ڈھانچے جب پولیمر میں کافی لیپت ریشوں کو شامل کیا جاتا ہے، تو ریشے ایک پاور گرڈ بناتے ہیں، اور بلک کمپوزٹ اس برقی چالکتا کو خارجی قوتوں کی کارروائی کے تحت تباہ کر سکتے ہیں، اگر کمپوزٹ کو مربوط کیا جائے گا اگر طوفان کی وجہ سے کمپوزٹ ونگ موڑتا ہے تو ایک برقی سگنل ہوائی جہاز کے کمپیوٹر کو متنبہ کر سکتا ہے کہ ونگ بہت زیادہ دباؤ میں ہے اور ORNL کی رولنگ سٹرپ کا مظاہرہ اصولی طور پر یہ ثابت کرتا ہے کہ یہ طریقہ کار سے اگلی نسل کے کمپوزٹ لیپت ریشوں کو پیدا کر سکتا ہے۔ پولیمر سبسٹریٹس اور کم لاگت والے کاربن فائبر، ہر جگہ اپنی جگہ تلاش کرسکتے ہیں، بشمول 3D پرنٹ شدہ کاریں اور عمارتیں، نینو پارٹیکلز میں سرایت کرنے والے ریشوں کو بنانے کے لیے، محققین نے رولرز پر اعلیٰ کارکردگی والے کاربن فائبر سپول نصب کیے، اور رولرز نے ان ریشوں کو بھگو دیا، جن میں مارکیٹ میں موجود ایپلائینسز موجود ہیں۔ جو وائرس کی چوڑائی (45-65 nm) کے بارے میں ہے۔

پھر کوٹنگ کو محفوظ بنانے کے لیے ریشوں کو تندور میں خشک کیا جاتا ہے۔ پولیمر سبسٹریٹ پر چپکے ہوئے نینو پارٹیکلز میں سرایت کرنے والے ریشوں کی طاقت کو جانچنے کے لیے، محققین نے فائبر سے تقویت یافتہ جامع بیم بنائے، جنہیں ایک سمت میں ترتیب دیا گیا تھا۔ باؤلینڈ نے ایک تناؤ کا ٹیسٹ کیا جس میں کینٹیلیور کے سرے طے کیے گئے تھے، جب تک کہ مشین کا جائزہ لینے والی مشین درمیانے درجے میں میکانکی خصوصیات کا استعمال کرنے میں ناکام ہوگئی۔ جامع مواد کی سینسنگ صلاحیت کا مطالعہ کرنے کے لیے، اس نے کینٹیلیور بیم کے دونوں اطراف الیکٹروڈز لگائے۔ ایک مشین میں جسے "متحرک مکینیکل تجزیہ کار" کہا جاتا ہے، اس نے کینٹیلیور کو ساکن رکھنے کے لیے ایک سرے کو کلپ کیا۔ مشین سسپنشن بیم کو موڑنے کے لیے دوسرے سرے پر طاقت کا استعمال کرتی ہے جبکہ بولینڈ مزاحمت کی تبدیلی پر نظر رکھتا ہے۔ ORNL، ایک پوسٹ ڈاکٹرل محقق Ngoc Nguyen، نے فوئیر ٹرانسفارم انفراریڈ سپیکٹرومیٹر میں اضافی ٹیسٹ کیے تاکہ مرکبات میں کیمیائی بانڈز کا مطالعہ کیا جا سکے اور مشاہدہ کی گئی میکانکی طاقت کو بہتر بنایا جا سکے۔ محققین نے نینو پارٹیکلز کی مختلف مقداروں سے بنی کمپوزٹ کی ضائع کرنے والی توانائی کی صلاحیت کا بھی تجربہ کیا (وائبریشن ڈیمپنگ رویے سے ماپا گیا)، جو جھٹکے، کمپن اور دیگر تناؤ اور تناؤ کے ذرائع کے لیے ساختی مواد کے ردعمل کو آسان بنائے گا۔ ہر ارتکاز میں، نینو پارٹیکلز توانائی کی کھپت کو بڑھا سکتے ہیں (65% سے 257% تک مختلف ڈگریوں تک)۔ Bowland اور Naskar نے سیلف سینسنگ کاربن فائبر مرکبات کی تیاری کے لیے پروسیس پیٹنٹ کے لیے درخواست دی ہے۔

بولینڈ نے کہا کہ "ناردار کوٹنگز نئے نینو میٹریلز سے فائدہ اٹھانے کا ایک نیا طریقہ فراہم کرتی ہیں جو تیار ہو رہی ہیں۔" اس مطالعہ کو ORNL لیبارٹری کی طرف سے ہدایت کردہ تحقیقی اور ترقیاتی منصوبوں سے تعاون حاصل تھا، جو امریکن کیمیکل سوسائٹی کے ACS Applied Materials and Interfaces (Applied Materials & Interfaces) میں شائع ہوا۔