بوران کاربائیڈ ایک انقلابی پیش رفت کا سبب بنتا ہے۔

بوران کاربائیڈ کی چنگاری پلازما سینٹرنگ: روایتی سنٹرنگ میں ایک انقلابی "بلیک ٹیکنالوجی" پیش رفت۔
مادی سائنس کے میدان میں،بوران کاربائیڈ (B4C)اپنی اعلی سختی، کم کثافت، لباس مزاحمت، اور نیوٹران جذب کرنے کی صلاحیت کی وجہ سے "بلیک ڈائمنڈ" کے نام سے جانا جاتا ہے، بلٹ پروف آرمر، نیوکلیئر انڈسٹری اور ایرو اسپیس جیسے اعلیٰ درجے کے شعبوں میں بڑے پیمانے پر استعمال ہوتا ہے۔ تاہم، روایتی سنٹرنگ کے عمل (جیسے دباؤ کے بغیر سنٹرنگ اور گرم دبانے والی سنٹرنگ) کو چیلنجوں کا سامنا کرنا پڑتا ہے جیسے کہ زیادہ سنٹرنگ درجہ حرارت، لمبا سنٹرنگ اوقات، اور آسان اناج کو کھرچنا، بوران کاربائیڈ کی کارکردگی میں مزید بہتری کو محدود کرتے ہیں۔ حالیہ برسوں میں، اسپارک پلازما سنٹرنگ (SPS) ٹیکنالوجی، اپنے کم درجہ حرارت، تیز رفتاری، اور اعلی کارکردگی کے ساتھ، بوران کاربائیڈ کے لیے ایک گرم تحقیقی علاقہ بن گئی ہے، جو اس سپر ہارڈ مواد کی اطلاق کی حدود کو نئی شکل دیتی ہے۔

I. SPS ٹیکنالوجی: سنٹرنگ کے لیے ایک انقلابی نیا نمونہ

SPS ٹیکنالوجی نبض شدہ کرنٹ، مکینیکل پریشر، اور تھرمل فیلڈ کے ہم آہنگی اثر کے ذریعے بوران کاربائیڈ کی تیزی سے کثافت حاصل کرتی ہے۔ اس کا بنیادی اصول یہ ہے:

پلازما ایکٹیویشن: پلس کرنٹ انٹر پارٹیکل گیپس میں فوری طور پر اعلی درجہ حرارت کا پلازما پیدا کرتا ہے، سطح کے آکسائیڈ کو ہٹاتا ہے اور جوہری بازی کو فروغ دیتا ہے۔

جول ہیٹنگ اور درجہ حرارت کا میلان: برقی کرنٹ گریفائٹ مولڈ کے ذریعے جول ہیٹنگ پیدا کرتا ہے، اور درجہ حرارت تیزی سے بڑھتا ہے (600℃/منٹ تک)، درجہ حرارت کا میلان بناتا ہے جو کثافت کو تیز کرتا ہے اور اناج کی نشوونما کو روکتا ہے۔

الیکٹرک فیلڈ اسسٹڈ ڈفیوژن: الیکٹرک فیلڈ سنٹرنگ ایکٹیویشن انرجی کو کم کرتی ہے، جس سے بوران کاربائیڈ کو 1700-2100℃ پر اعلی کثافت (>95%) حاصل کرنے کے قابل بناتا ہے، جو روایتی عمل سے 300-500℃ کم ہے۔

روایتی سنٹرنگ کے مقابلے میں، ایس پی ایس کے ذریعہ تیار کردہ بوران کاربائیڈ میں باریک دانے (نینو سے مائیکرون اسکیل) اور اعلیٰ مکینیکل خصوصیات ہیں۔ مثال کے طور پر، 1600℃ اور 300MPa ہائی پریشر پر، SPS کے ذریعے تیار کردہ بوران کاربائیڈ کی فریکچر سختی 5.56MPa・m¹/² تک بڑھ جاتی ہے، اور متحرک سختی کو نمایاں طور پر بڑھایا جاتا ہے۔

II تکنیکی پیش رفت: لیبارٹری سے صنعت کاری تک کلیدی چھلانگ

1. پیرامیٹر آپٹیمائزیشن اور مائیکرو اسٹرکچر کنٹرول

درجہ حرارت اور دباؤ کی ہم آہنگی: تحقیق سے پتا چلا ہے کہ کم درجہ حرارت (1700-2000℃) پر، ذرہ کی باؤنڈری سلائیڈنگ بنیادی طور پر کثافت کا باعث بنتی ہے، جب کہ زیادہ درجہ حرارت (>2000℃) پر، ڈس لوکیشن چڑھائی غالب ہوتی ہے۔ حرارت کی شرح اور دباؤ کو درست طریقے سے کنٹرول کرنے سے، اناج کے سائز کو 4μm سے نینو میٹر پیمانے تک درست طریقے سے کنٹرول کیا جا سکتا ہے۔

سنٹرنگ ایڈز کی جدید ایپلی کیشنز: ال، سی سی، اور گرافین جیسے اضافی اشیاء کو شامل کرنا کارکردگی کو مزید بہتر بنا سکتا ہے۔ مثال کے طور پر، B4C/SiC/Al ملٹی فیز سیرامکس 1.5% گرافین (GPLs) کے ساتھ فریکچر کی سختی میں 25.6% اضافہ اور لچکدار طاقت میں 99% اضافہ دکھاتا ہے۔

2. فنکشنل درجہ بندی والے مواد کی ایک قدمی ساخت

نیپو میٹریلز ٹیم نے پہلی بار، SPS ٹیکنالوجی کا استعمال کرتے ہوئے B4C/Al فنکشنل درجہ بندی والے مواد کی ایک قدمی سنٹرنگ حاصل کی ہے۔ یہ مواد خالص B4C (سختی 32 GPa) سے خالص Al (سختی 1 GPa) میں ایک تدریجی تبدیلی حاصل کرتا ہے، جو روایتی عمل میں بڑے پگھلنے والے نقطہ کے فرق اور ناپاکی کے مراحل کی آسان تشکیل کے مسائل کو کامیابی سے حل کرتا ہے، بلٹ پروف آرمر اور اعلی تھرمل چالکتا مرکب مواد کے لیے نئے آئیڈیاز فراہم کرتا ہے۔

3. انتہائی ماحول میں کارکردگی کی پیش رفت

جوہری صنعت میں، SPS کے تیار کردہ B4C نیوٹران جذب کرنے والے 99.9% کی پاکیزگی حاصل کرتے ہیں، بہترین تابکاری مزاحمت کی نمائش کرتے ہیں، اور فضلہ کو ٹھکانے لگانے کے اخراجات ہوتے ہیں جو روایتی کیڈمیم پر مبنی مواد کا صرف پانچواں حصہ ہیں۔ ایرو اسپیس انڈسٹری میں، بوران کاربائیڈ/ایلومینیم مرکب مواد ٹربوفین انجن لیڈنگ ایج پروٹیکشن پلیٹوں کا وزن 40 فیصد کم کرتا ہے اور ایندھن کی کارکردگی میں 2.3 فیصد اضافہ کرتا ہے۔

III صنعت کے امکانات: ٹریلین ڈالر کی مارکیٹ میں ایک نیا نیلا سمندر

1. تمام شعبوں میں درخواستیں پھل پھول رہی ہیں۔

دفاعی اور عسکری صنعت: امریکی فوج کا اوسپرے ٹرانسپورٹ ہوائی جہاز B4C کمپوزٹ آرمر استعمال کرتا ہے، جو وزن میں 40 فیصد کمی کرتا ہے اور روایتی فولادی کوچ سے بہتر تحفظ فراہم کرتا ہے۔

سیمی کنڈکٹرز اور الیکٹرانکس: بوران کاربائیڈ ویفر اسٹیج فلیٹنس ایرر <1μm، EUV لیتھوگرافی مشینوں کی انتہائی اعلیٰ درستگی کی ضروریات کو پورا کرتا ہے۔ Zhihe نیو میٹریلز کی کم درجہ حرارت کی سنٹرنگ ٹیکنالوجی B4C سنٹرنگ درجہ حرارت کو 1950℃ تک کم کر دیتی ہے، جس سے سیمی کنڈکٹر پالشنگ پیڈ فیلڈ میں اس کا اطلاق ہوتا ہے۔

نئی توانائی اور ماحولیاتی تحفظ: بوران کاربائیڈ نوزلز ہائی پریشر سینڈ بلاسٹنگ آلات کی عمر کو 3 ماہ سے 2 سال تک بڑھاتے ہیں، جس سے دیکھ بھال کے اخراجات میں 80 فیصد کمی واقع ہوتی ہے۔ جوہری توانائی، شمسی خلیوں اور دیگر شعبوں میں ان کا اطلاق بھی تیزی سے پھیل رہا ہے۔

2. مارکیٹ کا سائز اور پالیسی منافع

عالمی بوران کاربائیڈ مارکیٹ کے 2025 میں $180 ملین سے بڑھ کر 2030 میں $320 ملین ہونے کا امکان ہے، جو 9.5% کے CAGR کی نمائندگی کرتا ہے۔ دنیا کے سب سے بڑے پروڈیوسر کے طور پر، چین پالیسی سپورٹ اور تکنیکی کامیابیوں کے ذریعے صنعت کی اہم پوزیشن پر قبضہ کر رہا ہے۔

اسپارک پلازما سنٹرنگ (SPCS) ٹیکنالوجی بوران کاربائیڈ مواد کو لیبارٹری سے صنعت کاری کی طرف لے جا رہی ہے۔ سختی، تھرمل استحکام، اور نیوٹران جذب میں اس کی اعلیٰ کارکردگی دفاع، توانائی اور الیکٹرانکس کے لیے خلل پیدا کرنے والے حل فراہم کرتی ہے۔ تکنیکی ترقی اور پالیسی سپورٹ کے ساتھ، بوران کاربائیڈ، یہ "سیاہ ہیرا" بلاشبہ اور بھی زیادہ ایپلی کیشنز میں چمکے گا، جو انسانی تکنیکی ترقی کو آگے بڑھانے والے کلیدی مواد میں سے ایک بن جائے گا۔