सड़कों से आकाश तक – ‘नैनो स्टिचिंग’ अगली पीढ़ी के वाहनों की लहर को शुरू कर सकता है

एक अध्ययन जो वैज्ञानिक जर्नल ACS Applied Materials and Interfaces में प्रकाशित हुआ, कंपोजिट सामग्री को एक साथ बाँधने की एक नवीन विधि प्रस्तुत करता है जिसे नैनो-स्टिचिंग कहा जाता है। यह प्रक्रिया पतली-परत कार्बन फाइबर लैमिनेट को मिलाकर परतों के बीच वेल्क्रो-सम जैसे बंध बनाती है। परिणामस्वरूप एक अधिक टिकाऊ और हल्का सामग्री प्राप्त होती है जो अत्यधिक पर्यावरणीय स्थितियों का सामना कर सकती है। यहाँ नैनो स्टिचिंग के बारे में आपको जो जानना चाहिए और यह आपके जीवन की दुनिया को कैसे बदल सकता है, बताया गया है।

नैनो स्टिचिंग क्या है?

नैनो स्टिचिंग एक प्रक्रिया है जिसमें लैब में उगाए गए लंबवत संरेखित कार्बन ट्यूबों का उपयोग करके कंपोजिट परतों को एक साथ बाँधा जाता है। ये खोखले ट्यूब विशेष रासायनिक वाष्प जमाव प्रक्रिया (chemical vapor deposition) द्वारा बनाए जाते हैं। यह वाष्प बेकिंग प्रक्रिया के दौरान अन्य उत्प्रेरकों के साथ प्रतिक्रिया करता है।

कार्बन सतह पर माइक्रोस्कोपिक नैनोट्यूबों के जंगल के रूप में गिरता है। जब ये माइक्रोस्कोपिक ट्यूब पतली-परत कार्बन फाइबर लैमिनेट की परतों के बीच रखी जाती हैं, तो यह अरबों बंध बनाती हैं। ये पतली परतें केवल लगभग 50 माइक्रोमीटर चौड़ी होती हैं। तुलना के लिए, यह मोटाई एक बाल की एक तिहाई के बराबर है।

पतला जंगल वेल्क्रो की तरह एक समान और टिकाऊ कनेक्शन बनाने के लिए स्वयं से जुड़ता है। यह अतिरिक्त शक्ति कई उद्योगों में प्रभाव डाल सकती है। इस प्रकार, कोई भी उद्योग जो कंपोजिट का उपयोग करता है, इस तकनीक से लाभ उठा सकता है और संरचनात्मक अखंडता बनाए रखने के लिए इसका उपयोग कर सकता है।

नैनोस्टिचिंग द्वारा हल किए जाने वाले समस्याएँ

नैनो स्टिचिंग कई समस्याओं को कम करने में मदद कर सकता है। उदाहरण के लिए, कंपोजिट सामग्री की परतों में अक्सर माइक्रोस्कोपिक दरारें होती हैं जिन्हें ढूँढना कठिन होता है। ये दरारें अचानक फैल सकती हैं और परतों को अलग या टूटने का कारण बन सकती हैं।

नैनो स्टिचिंग परतों को जोड़ने की वर्तमान गोंद की विधि को बदल देती है। चूँकि इसमें बहुत सारे समान संपर्क बिंदु होते हैं, इसलिए फटे, फटने और दरारें सूखे गोंद की परत की तुलना में आसानी से नहीं फैलतीं। इस प्रकार, नैनो स्टिचिंग भविष्य के कंपोजिट की टिकाऊपन और वजन पर बड़ा प्रभाव डाल सकता है।

डिलैमिनेशन

डिलैमिनेशन एक शब्द है जो कंपोजिट परतों के अलग होने की संभावना को दर्शाता है। जब कई सामग्री चिपकने वाले पदार्थों द्वारा जुड़ी होती हैं, तो डिलैमिनेशन एक गंभीर चिंता का विषय बन जाता है। वर्तमान प्रक्रिया में प्रत्येक परत डिलैमिनेशन की संभावना को थोड़ा और बढ़ाती है। नैनो स्टिचिंग निर्माताओं के लिए अधिक लचीला और टिकाऊ समाधान प्रदान करती है।

जाँचने में कठिन

कंपोजिट सामग्री में आंतरिक क्षति का पता लगाना कठिन हो सकता है। प्रत्येक परत प्रक्रिया में एक और जटिलता जोड़ती है। इसके अतिरिक्त, एकल कंपोजिट विभिन्न परिस्थितियों में अन्य परतों से अलग प्रतिक्रिया दे सकता है। जब ऐसा होता है, तो बाहरी संकेत नहीं दिखते।

नैनोट्यूब अरबों संपर्क बिंदुओं के माध्यम से इंटरलेमिनर शक्ति जोड़ते हैं। यह प्रक्रिया इन दरारों का पता लगाने की आवश्यकता को कम कर सकती है क्योंकि वे नहीं फैलेंगी या भयानक रूप से विफल नहीं होंगी। इन्हें सुरक्षित रूप से स्थित किया जा सकता है और नैनो स्टिचिंग का उपयोग करके किसी भी मरम्मत को ठीक किया जा सकता है।

संरचनात्मक कमजोरियाँ

हर संरचना में ऐसे बिंदु होते हैं जो अन्य की तुलना में कमजोर होते हैं। इंजीनियर नैनो स्टिचिंग को अपनी रचनाओं के प्रमुख बिंदुओं को सुदृढ़ करने का आदर्श तरीका मानते हैं। कल्पना करें कि नैनो-स्टिच्ड कंपोजिट बोल्ट या भारी लोड वाले क्षेत्रों के आसपास उपयोग किया गया हो। यह हल्का समर्थन एक दिन इमारतों को अधिक सुरक्षित बना सकता है।

निर्माण प्रक्रियाएँ

वर्तमान में कंपोजिट परतों को बाँधने का तरीका अक्षम है। चिपकने वाले पदार्थों के उपयोग को समाप्त करके इन परतों को आणविक स्तर पर बाँधना एक बेहतर विकल्प है जो विश्वसनीय परिणाम देता है। इसके अलावा, परतों को चिपकने वाले पदार्थों से बाँधने की तुलना में यह प्रक्रिया अधिक आसान है।

MIT इंजीनियर

MIT इंजीनियर इस लाभदायक परियोजना के पीछे थे। टीम में कैरोलिना फुर्टाडो, रीड़ कोप, शिनचेन नी, कार्लोस सार्रादो, एस्टेल काल्फोन-कोहेन, और पेड्रो कामैनहो शामिल थे। इसे एरोनॉटिक्स और एस्ट्रोनॉटिक्स के प्रोफेसर ब्रायन वार्डले ने नेतृत्व किया। उल्लेखनीय रूप से, वार्डले Necstlab के निदेशक हैं, जो कंपोजिट सामग्री में विशेषज्ञता रखता है।

परीक्षण

शोध पत्र परीक्षण प्रक्रिया और परिणामों के बारे में विस्तृत जानकारी देता है। परीक्षण चरण का नेतृत्व कैरोलिना फुर्टाडो ने किया। फुर्टाडो इस क्षेत्र की विशेषज्ञ हैं और उन्होंने दरारों को कम करने के लिए उन्नत मॉडल बनाने में मदद की है।

परीक्षण एक उन्नत कंपोजिट पर किया गया जो केवल 3 मिलीमीटर मोटा था। प्रभावशाली रूप से, शोधकर्ताओं ने दरार प्रतिरोध का परीक्षण करने के लिए 60 परतों के पॉलीमर शीट्स को नैनो-स्टिच किया।

पहला परीक्षण इंजीनियरों द्वारा तब शुरू किया गया जब उन्होंने किनारे पर परतों के मिलने वाले स्थान पर एक दरार बनाई। फिर उन्होंने प्रतिरोध और टूटने बिंदुओं को मापा। डिलैमिनेशन परीक्षण ने परतों के बीच बंध की दृढ़ता की जांच की। उन्होंने पाया कि दरारें नहीं फैलीं और परत कसकर बनी रही।

नैनो स्टिचिंग के संभावित अनुप्रयोग

ऐसे कई उपयोग मामलों के परिदृश्य हैं जहाँ नैनो स्टिचिंग का तत्काल प्रभाव हो सकता है। कंपोजिट सामग्री का उपयोग करने वाले उद्योगों और वस्तुओं की संख्या लगातार बढ़ रही है। इस प्रकार, हल्के और अधिक टिकाऊ विकल्पों की मांग है। यहाँ कुछ उद्योगों की सूची है जिन्हें नैनो स्टिचिंग जल्द ही बदल सकता है।

एयरोस्पेस

एयरोस्पेस उद्योग को कंपोजिट में सुधार से बहुत लाभ मिल सकता है। ये सामग्री निर्माताओं के लिए वजन कम करने और टिकाऊपन बढ़ाने के मुख्य तरीकों में से एक बन गई हैं। कुछ कंपोजिट रडार तरंगों को प्रतिबिंबित कर सकते हैं और अधिक।

नैनो स्टिचिंग निर्माताओं को उच्च-मूल्य वाले एयरोस्पेस संरचनाएँ बनाने में सक्षम बनाएगी। भविष्य के ये विमान हल्के होंगे और उन्नत इंजनों पर चलेंगे। वे सबसे मजबूत और हल्की सामग्री का उपयोग करके बैटरी जीवन और टिकाऊपन को सुधारेंगे।

वास्तुकला।

नैनो-स्टिचिंग बेहतर इमारतों और बुनियादी ढांचे के लिए द्वार खोलती है। कल्पना करें 3D-प्रिंटेड घर जो कठोर मौसम का सामना कर सकें। पुल जैसे उन्नत संरचनाओं के निर्माण में कंपोजिट सामग्री का उपयोग सभी के लिए यात्रा को अधिक सुरक्षित बना सकता है।

ऑटोमोटिव।

इलेक्ट्रिक कारें अब उपलब्ध हैं, लेकिन उनका एक बड़ा नुकसान बैटरी जीवन है। उनका वजन कम करने से बैटरी जीवन को और बढ़ाया जा सकता है और इलेक्ट्रिक वाहनों को अधिक ग्राहकों के लिए आकर्षक बनाया जा सकता है। पहले से ही, TESLA जैसी कंपनियां टिकाऊपन को सुधारने और निर्माण प्रक्रियाओं को बेहतर बनाने के लिए कंपोजिट को एकीकृत करती हैं।

ऊर्जा उत्पादन और भंडारण

नैनो स्टिचिंग पावर जनरेशन को अधिक कुशल बनाएगी। कल्पना करें हल्के पवनचक्की या सौर पैनल जो विफलता से पहले अधिक क्षति का सामना कर सकें। वे स्थापित करने में आसान होंगे और वर्तमान मॉडलों की तुलना में अधिक लोड संभाल सकेंगे, जिससे दक्षता और उपलब्धता बेहतर होगी।

समुद्री इंजीनियरिंग

जलमग्न अन्वेषण एक और उद्योग है जो लंबे समय से कंपोजिट के साथ काम करता आया है ताकि सबसे कुशल जलमग्न डिज़ाइन बनाए जा सकें। नैनो स्टिचिंग इंजीनियरों को ऐसे जलमग्न संरचनाएँ बनाने में सक्षम बनाकर मनुष्यों को पहले से अधिक गहराई तक जाने में मदद कर सकती है, जो समुद्र की गहराइयों में विशाल दबाव का सामना कर सकें।

रोबोटिक्स

रोबोटिक्स उद्योग हमेशा सबसे हल्की और सबसे टिकाऊ सामग्री की खोज में रहता है। नैनो-स्टिच्ड कंपोजिट का एकीकरण रोबोट को हल्का और अधिक दूरी तक यात्रा करने योग्य बना सकता है। यह उन्नत रोबोटिक्स को अधिक पोर्टेबल और वैश्विक बाजार में उपलब्ध बनाने में भी मदद कर सकता है।

बायोहाइब्रिड रोबोट्स का क्षेत्र इन हल्के कंपोजिट से लाभान्वित हो सकता है। ये रोबोट जैविक सामग्री को हल्के और अक्सर माइक्रो घटकों के साथ मिलाते हैं। नैनो स्टिचिंग छोटे रोबोट घटकों को बाँधने का टिकाऊ तरीका प्रदान करेगी।

नैनो स्टिचिंग से लाभान्वित हो सकने वाली कंपनियाँ

कई कंपनियां नैनो स्टिचिंग के कारण राजस्व और उत्पाद सुधार बढ़ा सकती हैं। ये फर्में स्वास्थ्य देखभाल से लेकर सैन्य अनुप्रयोगों तक विभिन्न उद्योगों में फैली हुई हैं। यहाँ कुछ कंपनियां हैं जो यदि अपने व्यावसायिक मॉडल में नैनो स्टिचिंग को एकीकृत करें तो तुरंत लाभ देख सकती हैं।

Owens Corning

(OC )

Owens Corning विश्व में फाइबरग्लास कंपोजिट का सबसे बड़ा निर्माता है। यह ओहायो-आधारित कंपनी 1935 में स्थापित हुई और 1955 में सार्वजनिक हुई। 1985 में, एयरोस्पेस और स्ट्रैटेजिक मेटल्स ग्रुप का अधिग्रहण करने के बाद कंपनी ने अपने बाजार की स्थिति को विस्तारित किया। आज, Owens Corning के पास 30 से अधिक कंपोजिट सुविधाएँ हैं।

Owens Corning नैनो स्टिचिंग का उपयोग करके एयरोस्पेस बाजार में अपनी प्रवेश को बढ़ा सकता है। वे अधिक टिकाऊ घटक प्रदान कर सकते हैं और अपनी स्थिति को और मजबूत कर सकते हैं। इसके अतिरिक्त, वे यह भी अनुसंधान कर सकते हैं कि नैनो स्टिचिंग किन सामग्रियों को दृढ़ता से पकड़ता है।

Teijin Limited

Teijin Limited एक जापान-आधारित निर्माता है जो कंपोजिट, रेजिन, प्लास्टिक और फाइबर के निर्माण में विशेषज्ञता रखता है। यह कंपनी 1918 से संचालन में है और कंपोजिट बाजार में अग्रणी बनी हुई है। वर्तमान में, कंपनी के 20 देशों में 20,000 से अधिक कर्मचारी हैं।

नैनो स्टिचिंग Teijin के लिए समझदारी है क्योंकि यह उनके कई उत्पादों को सुधार देगा। कंपनी इस प्रकार के कंपोजिट बाइंडिंग को अपने वर्तमान में उपलब्ध कई उत्पादों में एकीकृत करके वजन कम कर सकती है और संरचनात्मक अखंडता को सुधार सकती है।

Hexcel

(HXL )

Hexcel को कंपोजिट सामग्री के प्रमुख निर्माताओं में से एक के रूप में मान्यता प्राप्त है। कंपनी का मुख्य उत्पाद हनीकॉम्ब निर्माण है, जो मुख्यतः एयरोस्पेस अनुप्रयोगों में उपयोग होता है। हनीकॉम्ब संरचना कम वजन के साथ इष्टतम टिकाऊपन प्रदान करती है।

Hexcel अपने कई क्षेत्रों में नैनो-स्टिचिंग एकीकरण से आसानी से लाभ उठा सकता है। निर्माता पहले से ही कार्बन फाइबर सुदृढ़ीकरण और रेजिन सिस्टम प्रदान करता है। नैनो-स्टिच्ड उत्पाद उन्हें प्रतिस्पर्धात्मक बढ़त देंगे।

नैनो स्टिचिंग अगले चंद्र मिशन को शक्ति प्रदान कर सकता है

वर्तमान और भविष्य के कंपोजिट को सुधारने के लिए नैनो स्टिचिंग का उपयोग इंजीनियरों को अन्य दुनियाओं तक पहुंचने वाले अगली पीढ़ी के अंतरिक्ष यान विकसित करने में मदद कर सकता है। अभी के लिए, पृथ्वी पर कई उपयोग मामलों की मौजूदगी नैनो स्टिचिंग को एक रोचक विकास बनाती है।

आप यहाँ ठंडे निर्माण परियोजनाओं के बारे में अधिक जान सकते हैं।