'ন্যানোটউইনিং' শক্তিশালী ধাতু উত্পাদন করে

যখন ইস্পাত, অ্যালুমিনিয়াম এবং অন্যান্য বহুল ব্যবহৃত ধাতু বা মিশ্র যন্ত্রগুলি যন্ত্র, ঘূর্ণায়মান এবং ফোরজিংয়ের মতো শিল্প প্রক্রিয়াগুলির মধ্য দিয়ে যায়, তখন তাদের ন্যানোস্কেল কাঠামো নাটকীয় পরিবর্তনের মধ্য দিয়ে যায়। অত্যন্ত দ্রুত উৎপাদন প্রক্রিয়াগুলি এই পরিবর্তনগুলিকে বিশ্লেষণ করা কঠিন করে তোলে কারণ নিছক গতি এবং ছোট স্কেলে সেগুলি সংঘটিত হয়, তবে মার্কিন যুক্তরাষ্ট্রের ম্যাসাচুসেটস ইনস্টিটিউট অফ টেকনোলজি (এমআইটি) এর গবেষকরা এখন ঠিক এটি করতে সফল হয়েছেন, যা পিন করা হয়েছে। ন্যানোস্কেলে চরম বিকৃতির অধীনে ধাতুতে স্ফটিক দানা তৈরি হওয়ার সাথে সাথে ঘটে। তাদের কাজ কঠোরতা এবং কঠোরতার মতো উন্নত বৈশিষ্ট্য সহ ধাতব কাঠামোর বিকাশে সহায়তা করতে পারে।

সাধারণভাবে, এই স্ফটিক দানাগুলি যত ছোট হবে, ধাতব তত শক্ত এবং শক্তিশালী হবে। ধাতুবিদরা প্রায়ই ধাতুগুলিকে চাপের মধ্যে রেখে শস্যের আকার সঙ্কুচিত করার চেষ্টা করেন। এটি করার জন্য তারা যে প্রধান কৌশলগুলি ব্যবহার করে তা হল পুনঃক্রিস্টালাইজেশন, যাতে ধাতুটি উচ্চ স্ট্রেনে বিকৃত হয় এবং সূক্ষ্ম স্ফটিক তৈরি করতে উত্তপ্ত হয়। চরম ক্ষেত্রে, এই প্রক্রিয়াটি ন্যানোস্কেল মাত্রা সহ শস্য তৈরি করতে পারে।

"শুধু একটি পরীক্ষাগার কৌতূহল নয়"

ক্রিস্টোফার শুহের নেতৃত্বে এমআইটি দল এখন নির্ধারণ করেছে কিভাবে এই উচ্চ-গতির, ছোট-স্কেল প্রক্রিয়াটি সঞ্চালিত হয়। তারা একটি লেজার ব্যবহার করে একটি ধাতুতে সুপারসনিক গতিতে তামার ধাতব মাইক্রো পার্টিকেল চালু করে এবং কণাগুলি আঘাত করলে কী ঘটেছিল তা পর্যবেক্ষণ করে। Schuh উল্লেখ করেছেন যে এই ধরনের উচ্চ গতি "শুধু একটি পরীক্ষাগারের কৌতূহল নয়", উচ্চ-গতির যন্ত্রের মতো শিল্প প্রক্রিয়াগুলির সাথে; ধাতব পাউডারের উচ্চ-শক্তির মিলিং; এবং কোল্ড স্প্রে নামে একটি আবরণ পদ্ধতি যা একই হারে ঘটে।

"আমরা সেই চরম হারের অধীনে পুনঃক্রিস্টালাইজেশন প্রক্রিয়াটি বোঝার চেষ্টা করেছি," তিনি ব্যাখ্যা করেন। "কারণ হারগুলি এত বেশি, কেউ সত্যিই সেখানে খনন করতে এবং সেই প্রক্রিয়াটিকে পদ্ধতিগতভাবে দেখতে সক্ষম হয়নি।"

তাদের পরীক্ষা-নিরীক্ষায়, গবেষকরা প্রভাবের গতি এবং শক্তিতে বৈচিত্র্য আনেন এবং তারপরে ইলেক্ট্রন ব্যাকস্ক্যাটার ডিফ্র্যাকশন এবং স্ক্যানিং ট্রান্সমিশন ইলেক্ট্রন মাইক্রোস্কোপির মতো উন্নত ন্যানোস্কেল মাইক্রোস্কোপি পদ্ধতি ব্যবহার করে প্রভাবিত সাইটগুলি অধ্যয়ন করেন। এই পদ্ধতিটি তাদের স্ট্রেনের মাত্রা বৃদ্ধির প্রভাব বিশ্লেষণ করতে দেয়।

তারা দেখতে পেয়েছে যে প্রভাবগুলি নাটকীয়ভাবে ধাতুর কাঠামোকে পরিমার্জিত করে, স্ফটিক দানা তৈরি করে মাত্র ন্যানোমিটার জুড়ে। তারা একটি পুনর্নির্মাণ প্রক্রিয়াও পর্যবেক্ষণ করেছে যা "ন্যানোটউইনিং" দ্বারা সাহায্য করা হয়েছিল - টুইনিং নামক ধাতুগুলির একটি সুপরিচিত ঘটনার একটি বৈচিত্র্য, যেখানে স্ফটিক কাঠামোর অংশটি তার অভিযোজন উল্টে গেলে একটি নির্দিষ্ট ধরণের ত্রুটি তৈরি হয়।

শুহ এবং সহকর্মীরা লক্ষ্য করেছেন যে প্রভাবের হার যত বেশি হবে, তত বেশি ঘন ঘন ন্যানো উইনিং হয়েছে। ন্যানোস্কেল "যমজ" নতুন স্ফটিক দানায় বিভক্ত হওয়ার ফলে এটি সর্বদা ছোট শস্যের দিকে পরিচালিত করে, তারা বলে। প্রক্রিয়াটি ধাতুর শক্তিকে প্রায় 10 এর ফ্যাক্টর দ্বারা বৃদ্ধি করতে পারে, যা শুহ অ-তুচ্ছ বলে বর্ণনা করেছেন।

একটি ভাল যান্ত্রিক বোঝার

শুহ দলের ফলাফলকে হার্ডনিং নামক পরিচিত প্রভাবের সম্প্রসারণ হিসাবে বর্ণনা করেছেন যা সাধারণ ধাতু ফোরজিংয়ে হাতুড়ির আঘাত থেকে আসে। "আমাদের প্রভাব হল এক ধরণের হাইপার-ফরজিং ধরণের ঘটনা," তিনি বলেছেন। যদিও ফলাফলটি সেই প্রেক্ষাপটে অর্থপূর্ণ, শুহ বলে ফিজিক্স ওয়ার্ল্ড যে এটি ধাতব কাঠামো কীভাবে তৈরি হয় সে সম্পর্কে আরও ভাল যান্ত্রিক বোঝার দিকে নিয়ে যেতে পারে, প্রকৌশলীদের জন্য এই কাঠামোগুলিকে নিয়ন্ত্রণ করার জন্য প্রক্রিয়াকরণের শর্তগুলি ডিজাইন করা সহজ করে তোলে। "আমাদের কাজে আমরা যে খুব ছোট, ন্যানোস্কেল কাঠামো দেখেছি তা তাদের চরম শক্তির জন্য আগ্রহের বিষয়, উদাহরণস্বরূপ," তিনি বলেছেন।

দলের সদস্যের মতে আহমেদ তিয়ামিয়ু, নতুন অনুসন্ধান সরাসরি বাস্তব-বিশ্বের ধাতু উৎপাদনে সরাসরি প্রয়োগ করা যেতে পারে। "পরীক্ষামূলক কাজ থেকে উত্পাদিত গ্রাফগুলি সাধারণত প্রযোজ্য হওয়া উচিত," তিনি বলেছেন। "এগুলি কেবল অনুমানমূলক লাইন নয়।"

গবেষণায় যা প্রকাশিত হয় প্রকৃতি উপকরণ, গবেষকরা প্রভাবের সময় একটি ধাতুর কাঠামোর বিবর্তন বোঝার উপর দৃষ্টি নিবদ্ধ করেন। অন্যান্য বৈশিষ্ট্যগুলি অধ্যয়ন করা আকর্ষণীয় হবে, যেমন একটি প্রভাব সাইটের চারপাশে তাপমাত্রা কীভাবে বিকশিত হয়, তারা বলে। "আমরা এখন এই দিকে কাজ পরিচালনা করছি," Schuh প্রকাশ করে।