সিরামিক উপকরণ

আধুনিক সিরামিক উপকরণ হল একটি নতুন ধরণের সিরামিক যা বিশেষ সিরামিকের উপর ভিত্তি করে ঐতিহ্যবাহী সিরামিক থেকে তৈরি করা হয় এবং এর স্বতন্ত্র বৈশিষ্ট্যগুলি ঐতিহ্যবাহী সিরামিক থেকে আলাদা। এটি দীর্ঘকাল ধরে ঐতিহ্যবাহী সিরামিকের ধারণা এবং পরিধির বাইরে চলে গেছে। এটি উচ্চ এবং নতুন প্রযুক্তির একটি পণ্য। অতএব, সিরামিক উপকরণ একটি প্রাচীন এবং তরুণ বিষয়।

তথাকথিত আধুনিক সিরামিক উপকরণগুলি হল অজৈব অধাতু পদার্থ। এটি ধাতু এবং জৈব পদার্থের পাশাপাশি আধুনিক উপকরণের তিনটি প্রধান শ্রেণীর মধ্যে একটি। এটি ধাতব পদার্থ এবং জৈব পদার্থ ব্যতীত সকল উপকরণের সাধারণ স্বীকৃতিও। এই অধ্যায়ে আলোচনার বিষয়বস্তু হল আধুনিক সিরামিক উপকরণ বা আধুনিক অজৈব অধাতু পদার্থ।

আধুনিক সিরামিক উপকরণগুলির উচ্চ প্রযুক্তিগত অর্থ রয়েছে। ঐতিহ্যবাহী উপকরণের তুলনায়। এর প্রধানত নিম্নলিখিত তিনটি বৈশিষ্ট্য রয়েছে:

(১) আধুনিক বৈজ্ঞানিক ও প্রযুক্তিগত উন্নয়নের প্রয়োজনীয়তার উপর ভিত্তি করে। এটি আধুনিক বিজ্ঞান ও প্রযুক্তির বিকাশের ফসল এবং একটি উচ্চ প্রযুক্তির পণ্য।

(২) উৎপাদন প্রক্রিয়া জটিল এবং আধুনিক বৈজ্ঞানিক ও প্রযুক্তিগত সাফল্যের দিকনির্দেশনা প্রয়োজন। অতএব, এটি একটি প্রযুক্তিগত জ্ঞান-নিবিড় পণ্য।

(৩) এর চমৎকার এবং বিশেষ বৈশিষ্ট্য রয়েছে এবং এটি বাণিজ্যিক এবং নতুন প্রযুক্তি শিল্পের প্রয়োজনীয়তা পূরণ করতে পারে।

সিরামিক উপকরণের শ্রেণীবিভাগ

উৎপাদন এবং বিজ্ঞান ও প্রযুক্তির বিকাশের সাথে সাথে। সিরামিক উপকরণ এবং পণ্যের ধরণ দিন দিন বৃদ্ধি পাচ্ছে। বিভিন্ন উপকরণ বা পণ্যের বৈশিষ্ট্য বোঝার সুবিধার্থে, সাধারণত বিভিন্ন কোণ থেকে তাদের শ্রেণীবদ্ধ করা হয়।

1. রাসায়নিক গঠন অনুসারে শ্রেণীবিভাগ

(১) অক্সাইড সিরামিক। অনেক ধরণের অক্সাইড সিরামিক রয়েছে, যা সিরামিক পরিবারে অত্যন্ত গুরুত্বপূর্ণ স্থান দখল করে। সর্বাধিক ব্যবহৃত অক্সাইড সিরামিকগুলি হল Al2O3, SiO2, MgO, ZrO3, CeO2, CaO। Cr2O3, মুলাইট (3Al2O3.2SiO4) এবং স্পিনেল (MgAl2O3), ইত্যাদি। সিরামিকগুলিতে Al2O3 এবং SiO2 ধাতব পদার্থে ইস্পাত এবং অ্যালুমিনিয়াম সংকর ধাতুর মতোই ব্যাপকভাবে ব্যবহৃত হয়। কিছু অক্সাইড সিরামিক সারণি 11.1 এ তালিকাভুক্ত করা হয়েছে। সিলিকেটগুলিও অক্সাইড সিরিজের অন্তর্গত। যেমন ZrsiO4। কল অপেক্ষা করেছে। BaT, CgyiO; ইত্যাদির মতো যৌগিক অক্সাইডও এই বিভাগে পড়ে।

সিরামিক উপকরণ রাসায়নিক গঠন অনুসারে শ্রেণীবদ্ধ করা হয়

(২) কার্বাইড সিরামিক। কার্বাইড সিরামিকের গলনাঙ্ক সাধারণত অক্সাইডের তুলনায় বেশি থাকে। সবচেয়ে বেশি ব্যবহৃত সিরামিক হল SIC, SC, Phoenix C. TIC ইত্যাদি। প্রস্তুতির সময় কার্বাইড সিরামিকের বায়ুমণ্ডলীয় সুরক্ষা থাকা উচিত।

(৩) অ্যামাইড সিরামিক। সর্বাধিক ব্যবহৃত ক্লোরাইড হল a-ji, যার চমৎকার ব্যাপক যান্ত্রিক বৈশিষ্ট্য এবং উচ্চ তাপমাত্রা প্রতিরোধ ক্ষমতা রয়েছে। এছাড়াও, TZN, BN, এবং AI নাইট্রাইড সিরামিকের প্রয়োগ ক্রমশ ব্যাপক হয়ে উঠছে। সম্প্রতি আবির্ভূত C3N4, Si3O4 এর তুলনায় ভালো কর্মক্ষমতা পাবে বলে আশা করা হচ্ছে।

(৪) চারটি রাসায়নিক সিরামিক। বোরাইড সিরামিকের প্রয়োগ খুব বেশি বিস্তৃত নয়। এগুলি মূলত ডিপ অ্যাডিটিভ বা সেকেন্ড ফেজ হিসেবে ব্যবহৃত হয় যা কর্মক্ষমতা উন্নত করার জন্য অন্যান্য সিরামিক ম্যাট্রিক্সে যোগ করা হয়। সাধারণত ব্যবহৃত সিরামিকগুলির মধ্যে রয়েছে Ti, Zr& ইত্যাদি।

2. কর্মক্ষমতা এবং ব্যবহার অনুসারে শ্রেণীবিভাগ

(১) স্ট্রাকচারাল সিরামিক। স্ট্রাকচারাল সিরামিকগুলি স্ট্রাকচারাল যন্ত্রাংশ তৈরিতে স্ট্রাকচারাল উপকরণ হিসেবে ব্যবহৃত হয়। প্রধানত এর যান্ত্রিক বৈশিষ্ট্য ব্যবহার করা হয়। বর্ধিত শক্তি, দৃঢ়তা, কঠোরতা, মডুলাস, পরিধান প্রতিরোধ ক্ষমতা, উচ্চ তাপমাত্রা প্রতিরোধ ক্ষমতা (উচ্চ তাপমাত্রা শক্তি, তাপীয় শক প্রতিরোধ ক্ষমতা, বিমোচন প্রতিরোধ ক্ষমতা) ইত্যাদি। উপরে উল্লিখিত নিউক্লিয়ার রাসায়নিক গঠন অনুসারে শ্রেণীবদ্ধ চারটি সিরামিকের বেশিরভাগই স্ট্রাকচারাল সিরামিক। যেমন AjZQ পাথর। 3N4 এবং ZX হল উচ্চতর যান্ত্রিক বৈশিষ্ট্য সহ প্রতিনিধিত্বকারী স্ট্রাকচারাল সিরামিক উপকরণ।

(২) কার্যকরী সিরামিক। কার্যকরী সিরামিকগুলি কার্যকরী ডিভাইস তৈরিতে কার্যকরী উপকরণ হিসেবে ব্যবহৃত হয়, প্রধানত তাদের ভৌত বৈশিষ্ট্য যেমন ইলেক্ট্রোম্যাগনেটিক বৈশিষ্ট্য, তাপীয় বৈশিষ্ট্য, অপটিক্যাল বৈশিষ্ট্য, জৈবিক বৈশিষ্ট্য ইত্যাদি ব্যবহার করে। উদাহরণস্বরূপ ফেরাইট। ফেরোইলেকট্রিক সিরামিকগুলি মূলত তাদের তড়িৎ চৌম্বকীয় বৈশিষ্ট্যের জন্য ব্যবহৃত হয়। এটি তড়িৎ চৌম্বকীয় উপাদান তৈরিতে ব্যবহৃত হয়, ডাইইলেক্ট্রিক সিরামিকগুলি ক্যাপাসিটর তৈরিতে ব্যবহৃত হয় এবং পাইজোইলেকট্রিক সিরামিকগুলি স্থানচ্যুতি বা চাপ সেন্সর তৈরিতে ব্যবহৃত হয়। সলিড ইলেক্ট্রোলাইট সিরামিকগুলি তাদের আয়ন স্থানান্তর বৈশিষ্ট্য ব্যবহার করে অক্সিজেন ডিটেক্টর তৈরিতে ব্যবহার করা যেতে পারে। বায়োসিরামিকগুলি কৃত্রিম হাড় এবং কৃত্রিম দাঁত তৈরিতে ব্যবহৃত হয়। অতিপরিবাহী উপকরণ এবং অপটিক্যাল ফাইবারগুলিও কার্যকরী সিরামিকের শ্রেণীভুক্ত।

উল্লেখ করার মতো বিষয় হলো, উপরের শ্রেণীবিভাগটিও আপেক্ষিক। পরম হওয়ার পরিবর্তে, কখনও কখনও কাঠামোগত সিরামিক এবং কার্যকরী সিরামিকের মধ্যে কোনও কঠোর সীমানা থাকে না। কিছু সিরামিক উপকরণের ক্ষেত্রে, উভয়ই রয়েছে। পাইজোইলেকট্রিক সিরামিক। যদিও এটিকে কার্যকরী সিরামিক হিসাবে শ্রেণীবদ্ধ করা যেতে পারে, তবে এর যান্ত্রিক বৈশিষ্ট্যগুলির জন্যও কিছু নির্দিষ্ট প্রয়োজনীয়তা রয়েছে, যেমন শক্তি, দৃঢ়তা, কঠোরতা এবং স্থিতিস্থাপক মডুলাস। প্রথমত, E বল সহ্য করার সময় ক্ষতি প্রতিরোধ করার জন্য এর পর্যাপ্ত শক্তি থাকতে হবে, যাতে সাধারণ পাইজোইলেকট্রিক বৈশিষ্ট্য অর্জন করা যায়। এছাড়াও, যেমন উচ্চ-তাপমাত্রার কাঠামোগত সিরামিক বা মহাকাশযানের তাপ-প্রতিরোধী অংশগুলির জন্য তাপীয় শক-প্রতিরোধী এবং অগ্নি-প্রতিরোধী সিরামিক, যদিও এগুলি কাঠামোগত সিরামিকের বিভাগের অন্তর্গত। যাইহোক, তাপীয় সম্প্রসারণ প্রতিরোধ কেবল তার নিজস্ব শক্তি, দৃঢ়তা এবং মডুলাস দ্বারা নির্ধারিত হয় না, তবে তাপীয় পরিবাহিতা এবং তাপীয় সম্প্রসারণ সহগও যান্ত্রিক বৈশিষ্ট্যগুলির মতোই, যা তাপীয় শক প্রতিরোধের উপর খুব গুরুত্বপূর্ণ প্রভাব ফেলে। ক্ষয় প্রতিরোধ রাসায়নিক সিরামিকের (যেমন অ্যাসিড-প্রতিরোধী পাম্প) একটি গুরুত্বপূর্ণ কর্মক্ষমতা, তবে শিল্পের প্রয়োজনীয়তা পূরণের জন্য এর কিছু যান্ত্রিক বৈশিষ্ট্য থাকতে হবে। অতিপরিবাহী পদার্থ থেকে তার তৈরি করা কঠিন কারণ এগুলো অত্যন্ত চর্বিযুক্ত। অতএব, এটি এখনও ব্যবহারিক প্রয়োগের পর্যায়ে প্রবেশ করতে পারে না। সংক্ষেপে বলতে গেলে, কাঠামোগত সিরামিক হোক বা কার্যকরী সিরামিক, যান্ত্রিক বৈশিষ্ট্য হল সিরামিক উপকরণের সবচেয়ে মৌলিক বৈশিষ্ট্য। শুধু এই যে বিভিন্ন ব্যবহারের যান্ত্রিক বৈশিষ্ট্যের জন্য বিভিন্ন প্রয়োজনীয়তা রয়েছে।

এই অধ্যায়ে মূলত কাঠামোগত সিরামিক নিয়ে আলোচনা করা হয়েছে।

সিরামিকের সুবিধা

1. সিরামিক উপকরণের কর্মক্ষমতা বৈশিষ্ট্য

আমরা সকলেই জানি, ধাতব পদার্থের (খাঁটি সোনা বা সংকর ধাতু) রাসায়নিক বন্ধন বেশিরভাগই ধাতু। এগুলি ধাতব ধনাত্মক পরমাণু এবং ইলেকট্রন মেঘ দ্বারা গঠিত যা তাদের পূর্ণ করে। ধাতব বন্ধনের কোনও দিকনির্দেশনা নেই। অতএব, ধাতুর প্লাস্টিক বিকৃতির বৈশিষ্ট্য ভালো। অধাতু যৌগগুলিকে উপেক্ষা করে এমন সিরামিকগুলির ক্ষেত্রে, তাদের রাসায়নিক বৈশিষ্ট্য স্বাস্থ্য এবং সহযোজী বন্ধনের চেয়ে বেশি। এই রসায়নে শক্তিশালী দিকনির্দেশনা এবং উচ্চ বন্ধন শক্তি রয়েছে। অতএব, সিরামিক উপকরণগুলির জন্য প্লাস্টিক বিকৃতির মধ্য দিয়ে যাওয়া কঠিন। উচ্চ ভঙ্গুরতা এবং শক্তিশালী ফাটল সংবেদনশীলতা। এটি সিরামিক উপকরণের অ্যাকিলিস হিল। তবে ঠিক এই রাসায়নিক বন্ধনের ধরণের কারণেই কাঠামোগত সিরামিকগুলিতে বিশেষ বৈশিষ্ট্যের একটি সিরিজ রয়েছে যা ধাতব পদার্থের চেয়ে উন্নত।

①উচ্চ কঠোরতা এর চমৎকার পরিধান প্রতিরোধ ক্ষমতা নির্ধারণ করে;

②উচ্চ শিখা বিন্দু। এটির অসাধারণ তাপ প্রতিরোধ ক্ষমতা রয়েছে তা নির্ধারণ করা হয়েছে;

③উচ্চ রাসায়নিক স্থিতিশীলতা। এটি নির্ধারণ করে যে এটির ভাল জারা প্রতিরোধ ক্ষমতা রয়েছে।

যদিও সিরামিক উপকরণের চমৎকার সুবিধা রয়েছে। তবে, এর মারাত্মক অসুবিধা - ভঙ্গুরতা - এর কার্যকারিতা এবং ব্যবহারিক প্রয়োগকে সীমিত করে। অতএব, সিরামিকের শক্তকরণ সিরামিক উপকরণ গবেষণার ক্ষেত্রে একটি মূল বিষয় হয়ে উঠেছে যা বিশ্বব্যাপী মনোযোগ আকর্ষণ করে (বিস্তারিত জানার জন্য সিরামিকের শক্তকরণ বিভাগটি দেখুন)।

২. আধুনিক (উন্নত) সিরামিক এবং ঐতিহ্যবাহী সিরামিকের মধ্যে তুলনা

ঐতিহ্যবাহী সিরামিকের তুলনায় আধুনিক সিরামিক। কাঁচামালের গঠন, প্রস্তুতি প্রক্রিয়া, সাংগঠনিক কাঠামো এবং কর্মক্ষমতার ক্ষেত্রে উল্লেখযোগ্য পার্থক্য রয়েছে।

ঐতিহ্যবাহী সিরামিক এবং আধুনিক সিরামিকের মধ্যে বৈপরীত্য