সামাজিক উন্নয়ন এবং ক্রমাগত প্রযুক্তিগত অগ্রগতির সাথে সাথে, অনন্য বৈশিষ্ট্য সহ অনেক নতুন উপকরণ আবিষ্কৃত হয়েছে এবং দ্রুত জনপ্রিয়তা অর্জন করেছে।
বিশেষ করে পেশাদার মহলে এই উপকরণগুলি প্রবর্তন করার সময়, লোকেরা প্রায়শই এগুলিকে "একবিংশ শতাব্দীর সবচেয়ে প্রতিশ্রুতিশীল উপকরণ" বা "শতাব্দী-নির্ধারক উপকরণ" হিসাবে চিহ্নিত করে, যা ভবিষ্যতের গঠনে তাদের কৌশলগত গুরুত্বের উপর জোর দেয়। নতুন উপাদান প্রযুক্তি.
কিন্তু তারা কি সত্যিই এই ধরণের উপাধি পাওয়ার যোগ্য? আসুন এই উপকরণগুলিকে আরও ঘনিষ্ঠভাবে দেখে নেওয়া যাক এবং একটি নতুন বস্তুগত দৃষ্টিকোণ থেকে তাদের সম্ভাবনা মূল্যায়ন করা যাক।
গ্রাফিন
২০০৪ সালে, অ্যান্ড্রু গেইম, কনস্ট্যান্টিন নোভোসেলভ এবং তাদের সহকর্মীরা যান্ত্রিক এক্সফোলিয়েশন ব্যবহার করে ফ্লেক গ্রাফাইট থেকে একক-স্তর গ্রাফিন সফলভাবে বিচ্ছিন্ন করেছিলেন।
এই মাইলফলকটি তথাকথিত "এর জন্ম" চিহ্নিত করে "নতুন উপকরণের রাজা" এবং গ্রাফিনের অসাধারণ বৈদ্যুতিক, যান্ত্রিক এবং তাপীয় বৈশিষ্ট্য প্রকাশ করেছে।
গ্রাফিন হল একটি দ্বি-মাত্রিক স্ফটিক যা শক্তভাবে প্যাক করা কার্বন পরমাণু দ্বারা গঠিত।
এটি বর্তমানে সবচেয়ে পাতলা এবং পরিচিত সবচেয়ে শক্তিশালী ন্যানোম্যাটেরিয়ালগুলির মধ্যে একটি।
এতে অতি-পাতলা পুরুত্ব, অতি-হালকা ওজন, ব্যতিক্রমী নমনীয়তা, অত্যন্ত উচ্চ শক্তি, অসাধারণ বৈদ্যুতিক পরিবাহিতা, চমৎকার তাপ পরিবাহিতা এবং উচ্চ অপটিক্যাল স্বচ্ছতা রয়েছে।
উচ্চ ইলেকট্রন গতিশীলতা, কম প্রতিরোধ ক্ষমতা, উচ্চতর যান্ত্রিক শক্তি এবং চমৎকার তাপ অপচয়কে একত্রিত করে, গ্রাফিন ইলেকট্রনিক্স, অপটিক্স, চৌম্বকবিদ্যা, জৈব চিকিৎসা, অনুঘটক, শক্তি সঞ্চয় এবং সেন্সরগুলিতে প্রচুর সম্ভাবনা দেখায়।
এটিকে ব্যাপকভাবে একটি মূল উপাদান হিসেবে বিবেচনা করা হয় যা ভবিষ্যতের উচ্চ-প্রযুক্তি প্রতিযোগিতাকে রূপ দেবে।
কার্বন ফাইবার
উন্নত পদার্থ ক্ষেত্রে কার্বন ফাইবার আরেকটি প্রভাবশালী নতুন উপাদান। এটি একটি জড় বায়ুমণ্ডলে উচ্চ তাপমাত্রায় জৈব তন্তুগুলিকে কার্বনাইজ করে, অ-কার্বন উপাদানগুলিকে অপসারণ করে তৈরি করা হয়।
প্রায়শই বলা হয় "কালো সোনা" শিল্পে, কার্বন ফাইবারের শক্তি ইস্পাতের চেয়ে পাঁচ থেকে আট গুণ বেশি, যদিও এর ওজন মাত্র এক-চতুর্থাংশ।
এটিতে উচ্চ শক্তি, কম ঘনত্ব, উচ্চ তাপমাত্রা প্রতিরোধ এবং জারা প্রতিরোধ ক্ষমতা রয়েছে।
কার্বন ফাইবার হল হালকা ওজনের শক্তিবৃদ্ধির জন্য পছন্দের উপাদান এবং জাতীয় অর্থনীতি এবং প্রতিরক্ষা শিল্পের জন্য এটি একটি কৌশলগত সম্পদ হিসাবে বিবেচিত হয়।
কার্বন ন্যানোটিউব
১৯৯১ সালে আবিষ্কারের পর থেকে, কার্বন ন্যানোটিউবগুলি একটি প্রধান গবেষণা কেন্দ্রবিন্দুতে পরিণত হয়েছে।
বিশ্বব্যাপী বিজ্ঞানীরা এর তাপীয় এবং বৈদ্যুতিক বৈশিষ্ট্যগুলি ব্যাপকভাবে অধ্যয়ন করেছেন। কার্বন ন্যানোটিউবগুলি একক-স্তর বা বহু-স্তর গ্রাফিন শীটগুলিকে ঘূর্ণায়মান করে তৈরি হয়।
এগুলিকে এক-প্রাচীরযুক্ত, দ্বি-প্রাচীরযুক্ত, অথবা বহু-প্রাচীরযুক্ত ন্যানোটিউব হিসেবে শ্রেণীবদ্ধ করা যেতে পারে।
অত্যন্ত ছোট আকারের কারণে, কার্বন ন্যানোটিউবগুলি এমনকি কোষগুলিতেও প্রবেশ করতে পারে। তাদের অনন্য গঠন তাদেরকে ব্যতিক্রমী যান্ত্রিক শক্তি, খুব উচ্চ বাহক গতিশীলতা, টিউনেবল ব্যান্ড ফাঁক, চমৎকার তাপীয় কর্মক্ষমতা, অপটিক্যাল এবং বৈদ্যুতিক বৈশিষ্ট্য এবং রাসায়নিক স্থিতিশীলতা দেয়। এই সম্মিলিত সুবিধাগুলি কার্বন ন্যানোটিউবগুলিকে ইঞ্জিনিয়ারিং উপকরণ, ইলেকট্রনিক ডিভাইস, শক্তি সঞ্চয়, ফটোডিটেক্টর এবং জৈব চিকিৎসা প্রয়োগে অত্যন্ত প্রতিশ্রুতিশীল করে তোলে।
হীরা
হীরা হল প্রাকৃতিকভাবে পাওয়া সবচেয়ে কঠিন উপাদান, যার মোহস কঠোরতা ১০।
উপাদান প্রক্রিয়াকরণের ক্ষেত্রে, এটি কার্যত অতুলনীয়। প্রকৃতিতে পাওয়া সর্বোচ্চ তাপ পরিবাহিতাগুলির মধ্যে একটি হীরারও রয়েছে, যা ২০০ থেকে ২২০০ ওয়াট/(মি·কে) পর্যন্ত। এছাড়াও, হীরা একটি অতি-প্রশস্ত-ব্যান্ডগ্যাপ সেমিকন্ডাক্টর যার ব্যান্ডগ্যাপ ৫.৫ ইভি।
এটি উচ্চ ইলেকট্রন গতিশীলতা, উচ্চ স্যাচুরেশন বেগ, অত্যন্ত উচ্চ ভাঙ্গন বৈদ্যুতিক ক্ষেত্র শক্তি এবং ব্যতিক্রমী তাপ পরিবাহিতা প্রদান করে। হীরা শক্তি ডিভাইসের জন্য জনসনের যোগ্যতার মান সিলিকন কার্বাইড (SiC) এর তুলনায় প্রায় দশ গুণ বেশি।
SiC এবং GaN পাওয়ার ইলেকট্রনিক্স পরিপক্ক হওয়ার সাথে সাথে, নতুন চাহিদা পরবর্তী প্রজন্মের পাওয়ার ডিভাইসগুলির বিকাশকে চালিত করছে। উচ্চ-শক্তি, উচ্চ-ফ্রিকোয়েন্সি, উচ্চ-তাপমাত্রা এবং কম-ক্ষতি ইলেকট্রনিক ডিভাইসের জন্য হীরাকে সবচেয়ে প্রতিশ্রুতিশীল উপাদান হিসাবে ব্যাপকভাবে বিবেচনা করা হয়, যা এটিকে খেতাব অর্জন করে। "চূড়ান্ত অর্ধপরিবাহী।"
সিলিকন কার্বাইড (SiC)
সিলিকন কার্বাইড বর্তমানে সবচেয়ে পরিপক্ক তৃতীয় প্রজন্মের অর্ধপরিবাহী উপাদান।
সাম্প্রতিক বছরগুলিতে, এটি অসাধারণ গতি অর্জন করেছে। বিশ্বব্যাপী "দ্বৈত-কার্বন" কৌশলের অধীনে, SiC নতুন শক্তি যানবাহন, ফটোভোলটাইক এবং শক্তি সঞ্চয় শিল্পের সাথে গভীরভাবে একীভূত হয়েছে। ফলস্বরূপ, এটি প্রায়শই একটি অর্ধপরিবাহী উপাদান হিসাবে বর্ণনা করা হয় যা "উড্ডয়ন।"
উন্নত সিরামিক
উন্নত সিরামিক - যা সূক্ষ্ম সিরামিক, প্রযুক্তিগত সিরামিক বা উচ্চ-কার্যক্ষমতা সম্পন্ন সিরামিক নামেও পরিচিত - ধাতু এবং পলিমারের পাশাপাশি তিনটি প্রধান কঠিন পদার্থের শ্রেণীর মধ্যে একটি। একটি একক উপাদানের উল্লেখ না করে, উন্নত সিরামিকগুলি একটি বিস্তৃত পরিবারকে অন্তর্ভুক্ত করে। তাদের বেশিরভাগই চমৎকার যান্ত্রিক, শাব্দিক, অপটিক্যাল, তাপীয়, বৈদ্যুতিক এবং জৈবিক বৈশিষ্ট্য প্রদর্শন করে।
মহাকাশ, ইলেকট্রনিক তথ্য, জৈব চিকিৎসা প্রকৌশল এবং উচ্চমানের সরঞ্জাম তৈরিতে এগুলি ব্যাপকভাবে ব্যবহৃত হয়। যদিও বিংশ শতাব্দীর গোড়ার দিকে স্বয়ংচালিত স্পার্ক প্লাগে সিরামিক ব্যবহার করা শুরু হয়েছিল, তবুও তাদের সম্ভাবনা ক্রমাগত প্রসারিত হচ্ছে। ঐতিহ্যবাহী যান্ত্রিক উপাদান থেকে শুরু করে নতুন শক্তির যানবাহন এবং সেমিকন্ডাক্টর সরঞ্জাম পর্যন্ত, উন্নত সিরামিকের ভবিষ্যত উন্মুক্ত রয়ে গেছে।
অতিপরিবাহী পদার্থ
একটি নির্দিষ্ট ক্রান্তিকালীন তাপমাত্রার নিচে অতিপরিবাহী পদার্থের বৈদ্যুতিক প্রতিরোধ ক্ষমতা শূন্য। তাদের তিনটি সংজ্ঞায়িত বৈশিষ্ট্য - শূন্য প্রতিরোধ, নিখুঁত ডায়াম্যাগনেটিজম এবং টানেলিং প্রভাব - বিশ্বব্যাপী মনোযোগ আকর্ষণ করেছে। পাওয়ার গ্রিডে তাদের সবচেয়ে সুপরিচিত প্রয়োগ। যেহেতু প্রতিরোধ ক্ষমতা দূর করা হয়, তাই পাওয়ার ট্রান্সমিশন লস 10-20% দ্বারা কমানো যেতে পারে, যা উল্লেখযোগ্য শক্তি সাশ্রয় করে।
অ্যারোজেল
অ্যারোজেল হল হালকা ওজনের কঠিন পদার্থ যার একটি ন্যানো-পোরাস নেটওয়ার্ক কাঠামো রয়েছে।
প্রায়শই বলা হয় "কঠিন ধোঁয়া," এগুলিতে ৯৯.৮১TP3T পর্যন্ত বায়ু থাকে। এগুলিতে অত্যন্ত উচ্চ ছিদ্রতা, বৃহৎ নির্দিষ্ট পৃষ্ঠের ক্ষেত্রফল, অতি-নিম্ন ঘনত্ব এবং খুব কম তাপ পরিবাহিতা বৈশিষ্ট্য রয়েছে।
সংক্ষেপে, এগুলি অতি-হালকা, অতি-শক্তিশালী এবং অত্যন্ত অন্তরক। অ্যারোজেলগুলি অনুঘটক, তাপ নিরোধক এবং অন্যান্য উন্নত প্রয়োগে ব্যাপকভাবে ব্যবহৃত হয়, যা এগুলিকে "জাদুকরী উপকরণ" হিসাবে খ্যাতি অর্জন করে।
তরল ধাতু
তরল ধাতু বলতে এমন ধাতু বা সংকর ধাতুকে বোঝায় যাদের গলনাঙ্ক ঘরের তাপমাত্রার কাছাকাছি বা তার নিচে থাকে।
পরিবেশগত বা সামান্য উচ্চ তাপমাত্রায় এগুলি তরল থাকে। সাধারণ উদাহরণগুলির মধ্যে রয়েছে পারদ (Hg), গ্যালিয়াম (Ga), রুবিডিয়াম (Rb), এবং সিজিয়াম (Cs)। তরল ধাতুগুলির অসাধারণ বৈদ্যুতিক এবং তাপ পরিবাহিতা রয়েছে, যা পরিচিত তরল পদার্থের মধ্যে সর্বোচ্চ। এগুলি ধাতব বৈশিষ্ট্যগুলিকে তরল আচরণের সাথে একত্রিত করে, যা তাদের বহুমুখী বহুমুখী পদার্থে পরিণত করে।
ধাতু-জৈব কাঠামো (MOFs)
সাম্প্রতিক বছরগুলিতে, ধাতব-জৈব কাঠামো (MOFs) স্ফটিকের মতো ছিদ্রযুক্ত পদার্থের একটি নতুন শ্রেণী হিসেবে আবির্ভূত হয়েছে। তারা বিশ্বব্যাপী ব্যাপক মনোযোগ আকর্ষণ করেছে। জিওলাইট এবং সক্রিয় কার্বনের মতো ঐতিহ্যবাহী ছিদ্রযুক্ত পদার্থের বিপরীতে, MOFs সমন্বয় বন্ধনের মাধ্যমে জৈব লিগ্যান্ড সহ ধাতব আয়ন বা ক্লাস্টারের স্ব-সমাবেশের মাধ্যমে গঠিত হয়।
এই অনন্য কাঠামোটি MOF-গুলিকে উচ্চ কাঠামোগত ক্রম এবং সুরেলাতা দেয়, যার ফলে বৈচিত্র্যময় বৈশিষ্ট্য এবং কার্যকারিতা তৈরি হয়।
হালকা অ্যালয়
টাইটানিয়াম অ্যালয়গুলি উচ্চ শক্তি, ভাল নমনীয়তা, জারা প্রতিরোধ ক্ষমতা এবং অ-চৌম্বকীয় বৈশিষ্ট্য প্রদান করে। টাইটানিয়াম অ্যালয় ছাড়াও, হালকা অ্যালয়গুলিতে অ্যালুমিনিয়াম এবং ম্যাগনেসিয়াম অ্যালয়ও অন্তর্ভুক্ত থাকে। অ্যালুমিনিয়াম অ্যালয়গুলি কয়েক দশক ধরে অটোমোবাইল এবং জাহাজে ব্যাপকভাবে ব্যবহৃত হয়ে আসছে। ম্যাগনেসিয়াম অ্যালয়, ব্যবহারিক ব্যবহারের ক্ষেত্রে সবচেয়ে হালকা কাঠামোগত ধাতু, যানবাহনের হালকা করার জন্য সবচেয়ে গুরুত্বপূর্ণ উপকরণগুলির মধ্যে একটি হিসাবে বিবেচিত হয়।
পলিথার ইথার কেটোন (পিইইকে)
পলিথার ইথার কিটোন (PEEK) হল একটি রৈখিক, আধা-স্ফটিক, উচ্চ-কার্যক্ষমতাসম্পন্ন থার্মোপ্লাস্টিক এবং উন্নত প্রকৌশল পলিমারের ক্ষেত্রে একটি নতুন উপাদান। এর আণবিক মেরুদণ্ডে কিটোন গ্রুপ, ইথার লিঙ্কেজ এবং সুগন্ধযুক্ত রিং রয়েছে, যা সম্পূর্ণ সুগন্ধযুক্ত কাঠামো তৈরি করে। PEEK চমৎকার যান্ত্রিক বৈশিষ্ট্য, তাপীয় স্থিতিশীলতা এবং রাসায়নিক প্রতিরোধ ক্ষমতা প্রদান করে। এর প্রবর্তনের পর থেকে, এটি প্রতিরক্ষা এবং মহাকাশ প্রয়োগের জন্য একটি গুরুত্বপূর্ণ নতুন উপাদান হিসাবে বিবেচিত হয়েছে।
পাতলা-ফিল্ম লিথিয়াম নিওবেট (LiNbO₃)
লিথিয়াম নাইওবেট হল লিথিয়াম, নাইওবিয়াম এবং অক্সিজেনের একটি যৌগ। এটি একটি ফেরোইলেকট্রিক স্ফটিক যার শক্তিশালী স্বতঃস্ফূর্ত মেরুকরণ এবং ফেরোইলেকট্রিকগুলির মধ্যে সর্বোচ্চ পরিচিত কিউরি তাপমাত্রা রয়েছে। লিথিয়াম নাইওবেট শক্তিশালী ইলেক্ট্রো-অপটিক প্রভাব, টিউনেবল বৈশিষ্ট্য, রাসায়নিক স্থিতিশীলতা এবং একটি প্রশস্ত অপটিক্যাল ট্রান্সমিশন উইন্ডো প্রদর্শন করে।
যদি অপটিক্যাল কমিউনিকেশন AI কম্পিউটিং পাওয়ারের "হাইওয়ে" হয়, তাহলে থিন-ফিল্ম লিথিয়াম নিওবেট মডুলেটর হল "অতি-দ্রুত চার্জিং স্টেশন"। তারা সরাসরি ডেটা ট্রান্সমিশন গতি, দক্ষতা এবং স্থিতিশীলতা নির্ধারণ করে। অপটিক্যাল কমিউনিকেশন এবং AI কম্পিউটিংয়ের বাইরে, থিন-ফিল্ম লিথিয়াম নিওবেট LiDAR, কোয়ান্টাম কমিউনিকেশন এবং অতি-দ্রুত লেজারগুলিতে দুর্দান্ত সম্ভাবনা দেখায়।
কোয়ান্টাম উপকরণ
যদি সেমিকন্ডাক্টর "প্রয়োজনীয়তা" হয়, তাহলে কোয়ান্টাম উপকরণ ভবিষ্যতের প্রতিনিধিত্ব করে। এগুলো কোয়ান্টাম কম্পিউটিং, কোয়ান্টাম যোগাযোগ এবং কোয়ান্টাম সেন্সিংয়ের ভিত্তি। টপোলজিক্যাল ইনসুলেটর এবং দ্বি-মাত্রিক উপকরণের মতো উপকরণগুলিকে অত্যন্ত আশাব্যঞ্জক বলে মনে করা হয়। তবে, বাণিজ্যিকীকরণ এখনও অনেক দূরের বিষয়। পরবর্তী দশকে, কোয়ান্টাম উপকরণগুলি প্রাথমিকভাবে গবেষণা-ভিত্তিক থাকবে, সীমিত প্রোটোটাইপ অ্যাপ্লিকেশন সহ।
4D প্রিন্টিং উপকরণ
4D প্রিন্টিং সময়ের সাথে সাথে কাঠামোর আকৃতি পরিবর্তন করতে সক্ষম করে 3D প্রিন্টিংকে প্রসারিত করে। এই রূপান্তরটি উপাদান নকশা এবং বাহ্যিক উদ্দীপনার মাধ্যমে নিয়ন্ত্রিত হয়। বর্তমানে, 4D প্রিন্টিং প্রযুক্তি নিম্ন থেকে মাঝারি প্রস্তুতির স্তরে রয়েছে। আগামী 5-10 বছরের মধ্যে নমনীয় ইলেকট্রনিক্স এবং মহাকাশে বড় ধরনের অগ্রগতি আশা করা হচ্ছে। সাধারণ উপকরণগুলির মধ্যে রয়েছে আকৃতি-স্মৃতি পলিমার, হাইড্রোজেল, তরল স্ফটিক ইলাস্টোমার এবং কোয়ান্টাম ধাতু।
বোরোফিন
গ্রাফিন হল একটি দ্বিমাত্রিক উপাদান যা বোরন পরমাণুর একটি একক স্তর দিয়ে গঠিত, যার দিকনির্দেশনামূলক পরিবাহিতা, উচ্চ প্রসার্য শক্তি এবং ধাতব বৈশিষ্ট্য রয়েছে। এর অনন্য গঠন এটিকে ইলেকট্রনিক্স এবং অপটিক্সে প্রয়োগের জন্য একটি আশাব্যঞ্জক প্রার্থী করে তোলে। উদাহরণস্বরূপ, ইলেকট্রনিক্সে, ডিভাইসের কর্মক্ষমতা এবং নির্ভরযোগ্যতা উন্নত করতে ফিল্ড-ইফেক্ট ট্রানজিস্টর এবং সেন্সরে গ্রাফিন ব্যবহার করা হয়। অপটিক্সে, এটি ডিভাইসের সংবেদনশীলতা এবং প্রতিক্রিয়া গতি বাড়ানোর জন্য ফটোডিটেক্টর এবং অপটিক্যাল মডুলেটরে ব্যবহৃত হয়। শক্তি ক্ষেত্রে, এটি ব্যাটারি ইলেক্ট্রোড এবং সুপারক্যাপাসিটরে শক্তি ঘনত্ব এবং চক্রের আয়ু বাড়ানোর জন্য ব্যবহৃত হয়। কোয়ান্টাম কম্পিউটিংয়ে, এটি কোয়ান্টাম কম্পিউটিংয়ের দক্ষতা এবং স্থিতিশীলতা উন্নত করতে কিউবিট এবং কোয়ান্টাম সার্কিটে ব্যবহৃত হয়।
বিশেষ গ্রাফাইট
স্পেশালিটি গ্রাফাইট হল উচ্চ-বিশুদ্ধতা, উচ্চ-শক্তি, উচ্চ-ঘনত্বের গ্রাফাইটের একটি রূপ।
এটি উদীয়মান শিল্পগুলিতে একটি অপূরণীয় কৌশলগত সম্পদ। এটি ফটোভোলটাইক, সেমিকন্ডাক্টর, নতুন শক্তি ব্যাটারি, ধাতুবিদ্যা, রাসায়নিক প্রক্রিয়াকরণ, যন্ত্রপাতি এবং ইলেকট্রনিক্সে ব্যাপকভাবে ব্যবহৃত হয়।
"পড়ার জন্য ধন্যবাদ। আশা করি আমার লেখাটি আপনার কাজে লাগবে। অনুগ্রহ করে নিচে একটি মন্তব্য করুন। আরও যেকোনো প্রশ্নের জন্য আপনি Zelda অনলাইন গ্রাহক প্রতিনিধির সাথেও যোগাযোগ করতে পারেন।"
— পোস্ট করেছেন এমিলি চেন
