सुपरहार्ड सामग्री

सुपर हार्ड सामग्री क्या है?

सुपरहार्ड सामग्री विकर्स कठोरता परीक्षण द्वारा मापे जाने पर 40 गीगापास्कल (जीपीए) से अधिक कठोरता मूल्य वाली सामग्री है। वे उच्च इलेक्ट्रॉन घनत्व और उच्च बंधन सहसंयोजकता के साथ वस्तुतः असंपीड्य ठोस हैं। अपने अद्वितीय गुणों के परिणामस्वरूप, ये सामग्रियां कई औद्योगिक क्षेत्रों में बहुत रुचि रखती हैं, जिनमें अपघर्षक, पॉलिशिंग और काटने के उपकरण, डिस्क ब्रेक, और पहनने के लिए प्रतिरोधी और सुरक्षात्मक कोटिंग्स शामिल हैं, लेकिन इन्हीं तक सीमित नहीं हैं।

नई सुपरहार्ड सामग्री खोजने का तरीका

पहले दृष्टिकोण में, शोधकर्ता बोरॉन, कार्बन, नाइट्रोजन और ऑक्सीजन जैसे हल्के तत्वों को मिलाकर हीरे के छोटे, दिशात्मक सहसंयोजक कार्बन बंधनों का अनुकरण करते हैं।

दूसरा दृष्टिकोण इन हल्के तत्वों (बी, सी, एन, और ओ) को शामिल करता है, लेकिन उच्च असंपीड़ता प्रदान करने के लिए उच्च वैलेंस इलेक्ट्रॉन घनत्व वाले संक्रमण धातुओं को भी पेश करता है। इस तरह, उच्च बल्क मोडुली लेकिन कम कठोरता वाली धातुओं को सुपरहार्ड सामग्री का उत्पादन करने के लिए छोटे सहसंयोजक बनाने वाले परमाणुओं के साथ समन्वयित किया जाता है। टंगस्टन कार्बाइड इस दृष्टिकोण की एक औद्योगिक रूप से प्रासंगिक अभिव्यक्ति है, हालांकि इसे सुपर हार्ड नहीं माना जाता है। वैकल्पिक रूप से, संक्रमण धातुओं के साथ संयुक्त बोराइड सुपरहार्ड अनुसंधान का एक समृद्ध क्षेत्र बन गए हैं और खोजों की ओर ले गए हैं जैसे किReB2,OsB2, तथाWB4.

सुपरहार्ड सामग्री का वर्गीकरण

सुपरहार्ड सामग्री को आम तौर पर दो श्रेणियों में वर्गीकृत किया जा सकता है: आंतरिक यौगिक और बाहरी यौगिक। आंतरिक समूह में हीरा, क्यूबिक बोरॉन नाइट्राइड (सी-बीएन), कार्बन नाइट्राइड और बी-एन-सी जैसे टर्नरी यौगिक शामिल हैं, जिनमें जन्मजात कठोरता होती है। इसके विपरीत, बाहरी सामग्री वे हैं जिनमें सुपर कठोरता और अन्य यांत्रिक गुण होते हैं जो संरचना के बजाय उनके सूक्ष्म संरचना द्वारा निर्धारित होते हैं। एक्सट्रिंसिक सुपरहार्ड सामग्री का एक उदाहरण एक नैनोक्रिस्टलाइन हीरा है जिसे एग्रीगेटेड डायमंड नैनोरोड्स के रूप में जाना जाता है।

हीरा अब तक की सबसे कठिन ज्ञात सामग्री है, जिसकी विकर्स कठोरता 70-150 GPa की सीमा में है। हीरा उच्च तापीय चालकता और विद्युत रूप से इन्सुलेट गुणों दोनों को प्रदर्शित करता है, और इस सामग्री के व्यावहारिक अनुप्रयोगों को खोजने में बहुत ध्यान दिया गया है। व्यक्तिगत प्राकृतिक हीरे या कार्बोनाडो के गुण औद्योगिक उद्देश्यों के लिए बहुत व्यापक रूप से भिन्न होते हैं, और इसलिए सिंथेटिक हीरे एक प्रमुख शोध केंद्र बन गए।

सिंथेटिक हीरा

1953 में स्वीडन में और अमेरिका में 1954 में हीरे का उच्च दबाव संश्लेषण नए उपकरणों और तकनीकों के विकास से संभव हुआ, कृत्रिम सुपरहार्ड सामग्री के संश्लेषण में एक मील का पत्थर बन गया। संश्लेषण ने स्पष्ट रूप से औद्योगिक उद्देश्यों के लिए उच्च दबाव अनुप्रयोगों की क्षमता को दिखाया और क्षेत्र में बढ़ती रुचि को प्रेरित किया।

पीडीसी कटर एक प्रकार की सुपर-हार्ड सामग्री है जो टंगस्टन कार्बाइड सब्सट्रेट के साथ पॉलीक्रिस्टलाइन हीरे को संकुचित करती है। पीडीसी कटर के लिए हीरा प्रमुख कच्चा माल है। क्योंकि प्राकृतिक हीरे बनाना मुश्किल है और इसमें लंबा समय लगता है, वे बहुत महंगे हैं, और औद्योगिक उपयोग के लिए महंगे हैं, इस मामले में, सिंथेटिक हीरे ने उद्योग में एक महान भूमिका निभाई है।

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