کاربن نانوٹوب سپر لبریسیٹی کوٹنگ رگڑ، پہننے سے ہونے والے معاشی نقصانات کو کم کر سکتی ہے۔

07 جون 2023 (نانورک نیوز) ڈیپارٹمنٹ آف انرجی کی اوک رج نیشنل لیبارٹری کے سائنسدانوں نے ایک ایسی کوٹنگ ایجاد کی ہے جو گاڑی چلانے والی ٹرینوں سے لے کر ہوا اور ہائیڈرو الیکٹرک ٹربائن تک حرکت پذیر حصوں کے ساتھ بوجھ برداشت کرنے والے عام نظاموں میں رگڑ کو ڈرامائی طور پر کم کر سکتی ہے۔ یہ سٹیل پر سٹیل کی رگڑ کو کم از کم سو گنا کم کر دیتا ہے۔ ناول ORNL کوٹنگ امریکی معیشت کو چکنائی دینے میں مدد دے سکتی ہے جو ہر سال رگڑ اور پہننے سے $1 ٹریلین سے زیادہ کا نقصان کرتی ہے - جو مجموعی قومی پیداوار کے 5% کے برابر ہے۔ ORNL کے سرفیس انجینئرنگ اینڈ ٹرائبلولوجی گروپ کے رہنما جون کیو نے کہا کہ "جب اجزاء ایک دوسرے کے پیچھے سے پھسلتے ہیں، تو رگڑ اور پہنا جاتا ہے۔" رگڑنے کے لیے یونانی لفظ سے Tribology، رشتہ دار حرکت میں سطحوں کے تعامل کی سائنس اور ٹیکنالوجی ہے، جیسے گیئرز اور بیرنگ۔ "اگر ہم رگڑ کو کم کرتے ہیں، تو ہم توانائی کی کھپت کو کم کر سکتے ہیں۔ اگر ہم لباس کو کم کرتے ہیں، تو ہم بہتر پائیداری اور بھروسے کے لیے نظام کی عمر کو بڑھا سکتے ہیں۔" ORNL کے ساتھیوں چاناکا کمارا اور مائیکل لانس کے ساتھ، کیو نے ایک مطالعہ کی قیادت کی۔ مواد آج نینو ("Macroscale superlubricity by a sacrificial carbon nanotube coating") پر مشتمل کوٹنگ کے بارے میں کاربن نانٹوبس جو سلائیڈنگ حصوں کو سپر چکناتا فراہم کرتا ہے۔ Superlubricity سلائیڈنگ کے خلاف عملی طور پر کوئی مزاحمت ظاہر کرنے کی خاصیت ہے۔ اس کا ہال مارک 0.01 سے کم رگڑ کا گتانک ہے۔ اس کے مقابلے میں، جب خشک دھاتیں ایک دوسرے سے گزرتی ہیں، تو رگڑ کا گتانک تقریباً 0.5 ہوتا ہے۔ تیل کے چکنا کرنے والے کے ساتھ، رگڑ کا گتانک تقریباً 0.1 تک گر جاتا ہے۔ تاہم، ORNL کوٹنگ نے رگڑ کے گتانک کو انتہائی چکنائی کے لیے کٹ آف سے بہت نیچے، 0.001 تک کم کر دیا۔ ORNL کے عمودی طور پر منسلک کاربن نانوٹوبس توانائی کی کارکردگی کو بہتر بنانے کے لیے رگڑ کو تقریباً صفر تک کم کر دیتے ہیں۔ (تصویر: چاناکا کمارا، ORNL) "ہماری اہم کامیابی یہ ہے کہ ہم سب سے زیادہ عام ایپلی کیشنز کے لیے سپر لبریسیٹی کو ممکن بناتے ہیں،" Qu نے کہا۔ "اس سے پہلے، آپ اسے صرف نانوسکل یا خاص ماحول میں دیکھیں گے۔" مطالعہ کے لیے، کمارا نے سٹیل کی پلیٹوں پر کاربن نانوٹوبس اگائے۔ ٹرائبومیٹر نامی مشین کے ساتھ، اس نے اور کیو نے کاربن نانوٹوب شیونگ پیدا کرنے کے لیے پلیٹوں کو ایک دوسرے کے خلاف رگڑ دیا۔ ملٹی والڈ کاربن نانوٹوبس اسٹیل کو کوٹ کرتی ہیں، سنکنرن نمی کو دور کرتی ہیں اور چکنا کرنے والے ذخائر کے طور پر کام کرتی ہیں۔ جب انہیں پہلی بار جمع کیا جاتا ہے، عمودی طور پر منسلک کاربن نانوٹوبس گھاس کے بلیڈ کی طرح سطح پر کھڑے ہوتے ہیں۔ جب سٹیل کے پرزے ایک دوسرے سے پھسلتے ہیں، تو وہ بنیادی طور پر "گھاس کاٹتے ہیں۔" ہر بلیڈ کھوکھلا ہے لیکن رولڈ کی متعدد تہوں سے بنا ہے۔ graphene کے، کاربن کی ایک جوہری طور پر پتلی شیٹ جو ملحقہ مسدس میں ترتیب دی گئی ہے جیسے چکن کے تار۔ شیونگ سے ٹوٹے ہوئے کاربن نانوٹوب ملبے کو رابطے کی سطح پر دوبارہ جمع کیا جاتا ہے، جس سے گرافین سے بھرپور ٹرائیبو فلم بنتا ہے جو رگڑ کو تقریباً صفر تک کم کرتا ہے۔ کاربن نانوٹوبس بنانا ایک کثیر مرحلہ عمل ہے۔ "سب سے پہلے، ہمیں نینو میٹر کے سائز کے پیمانے پر چھوٹے ڈھانچے تیار کرنے کے لیے سٹیل کی سطح کو چالو کرنے کی ضرورت ہے۔ دوسرا، ہمیں کاربن نانوٹوبس کو اگانے کے لیے کاربن کا ذریعہ فراہم کرنے کی ضرورت ہے،‘‘ کمارا نے کہا۔ اس نے سطح پر دھاتی آکسائیڈ کے ذرات بنانے کے لیے ایک سٹینلیس سٹیل ڈسک کو گرم کیا۔ پھر اس نے کاربن کو ایتھنول کی شکل میں متعارف کروانے کے لیے کیمیائی بخارات کے ذخیرے کا استعمال کیا تاکہ دھاتی آکسائیڈ کے ذرات وہاں کاربن کو سلائی کر سکیں، ایٹم بہ ایٹم نانوٹوبس کی شکل میں۔ نئے نانوٹوبس اس وقت تک سپر لبریسیٹی فراہم نہیں کرتے جب تک کہ انہیں نقصان نہ پہنچے۔ کیو نے کہا کہ کاربن نانوٹوبس رگڑنے میں تباہ ہو جاتے ہیں لیکن ایک نئی چیز بن جاتے ہیں۔ "اہم حصہ یہ ہے کہ وہ ٹوٹے ہوئے کاربن نانوٹوبس گرافین کے ٹکڑے ہیں۔ وہ گرافین کے ٹکڑوں کو مسمار کر کے رابطے کے علاقے سے جوڑ دیا جاتا ہے، جس کو ہم ٹریبوفیلم کہتے ہیں، عمل کے دوران بننے والی کوٹنگ بن جاتی ہے۔ پھر دونوں رابطے کی سطحیں کچھ گرافین سے بھرپور کوٹنگ سے ڈھکی ہوئی ہیں۔ اب، جب وہ ایک دوسرے کو رگڑتے ہیں، تو یہ گرافین پر گرافین ہوتا ہے۔" ایک سٹینلیس سٹیل ڈسک کو اس کی سطح پر لوہے اور نکل آکسائیڈ کے ذرات بنانے کے لیے گرم کیا گیا تھا۔ (تصویر: کارلوس جونز، ORNL) تیل کے ایک قطرے کی بھی موجودگی انتہائی چکنائی حاصل کرنے کے لیے اہم ہے۔ "ہم نے اسے تیل کے بغیر آزمایا۔ یہ کام نہیں کیا، "قو نے کہا. "وجہ یہ ہے کہ تیل کے بغیر، رگڑ کاربن نانوٹوبس کو بہت جارحانہ طریقے سے ہٹاتا ہے۔ پھر ٹرائبوفلم اچھی طرح سے نہیں بن سکتی یا زیادہ دیر تک زندہ نہیں رہ سکتی۔ یہ تیل کے بغیر انجن کی طرح ہے۔ یہ چند منٹوں میں تمباکو نوشی کرتا ہے، جب کہ تیل والا برسوں تک آسانی سے چل سکتا ہے۔ ORNL کوٹنگ کی اعلیٰ پھسلن میں رہنے کی طاقت ہے۔ 500,000 سے زیادہ رگڑنے والے چکروں کے ٹیسٹوں میں سپر لبریسیٹی برقرار رہی۔ کمارا نے تین گھنٹے، پھر ایک دن اور بعد میں 12 دن تک مسلسل سلائیڈنگ کے لیے پرفارمنس کا تجربہ کیا۔ انہوں نے کہا کہ ’’ہمارے پاس اب بھی شاندار ہے۔ "یہ مستحکم ہے۔" الیکٹران مائیکروسکوپی کا استعمال کرتے ہوئے، کمارا نے یہ ثابت کرنے کے لیے کٹے ہوئے ٹکڑوں کی جانچ کی کہ قبائلی لباس نے کاربن نانوٹوبس کو منقطع کر دیا ہے۔ آزادانہ طور پر اس بات کی تصدیق کرنے کے لیے کہ رگڑنے سے نانوٹوبس چھوٹا ہو گیا ہے، ORNL کے شریک مصنف لانس نے رامان سپیکٹروسکوپی کا استعمال کیا، ایک ایسی تکنیک جو کمپن توانائی کی پیمائش کرتی ہے، جس کا تعلق کسی مادے کی ایٹم بانڈنگ اور کرسٹل ڈھانچے سے ہے۔ "Tribology ایک بہت پرانا شعبہ ہے، لیکن جدید سائنس اور انجینئرنگ نے اس علاقے میں ٹیکنالوجی کو آگے بڑھانے کے لیے ایک نیا سائنسی نقطہ نظر فراہم کیا،" Qu نے کہا۔ "بنیادی تفہیم پچھلے شاید 20 سالوں تک کم رہی ہے، جب قبائلیات کو ایک نئی زندگی ملی۔ ابھی حال ہی میں، سائنس دان اور انجینئر واقعی زیادہ جدید مادی خصوصیات کی ٹیکنالوجیز استعمال کرنے کے لیے اکٹھے ہوئے ہیں - یہ ORNL کی طاقت ہے۔ Tribology بہت کثیر الضابطہ ہے. کوئی بھی ہر چیز کا ماہر نہیں ہوتا۔ اس لیے، قبائلی علم میں، کامیابی کی کلید تعاون ہے۔" انہوں نے مزید کہا، "کہیں، آپ کو کاربن نانوٹوبس میں مہارت رکھنے والا سائنسدان، ٹرائبلولوجی میں مہارت رکھنے والا سائنس دان، مادّی کی خصوصیات میں مہارت رکھنے والا سائنسدان مل سکتا ہے۔ لیکن وہ الگ تھلگ ہیں۔ یہاں ORNL میں، ہم ساتھ ہیں۔" ORNL کی ٹرائبلولوجی ٹیموں نے ایوارڈ یافتہ کام کیا ہے جس نے صنعتی شراکت داری اور لائسنسنگ کو راغب کیا ہے۔ 2014 میں، ORNL، جنرل موٹرز، شیل گلوبل سلوشنز اور لبریزول کی طرف سے تیار کردہ ایندھن سے چلنے والے انجن لبریکینٹس کے لیے ایک ionic anti-wear additive، R&D 100 ایوارڈ جیتا۔ ORNL کے ساتھی Qu, Huimin Luo, Sheng Dai, Peter Blau, Todd Toops, Brian West اور Bruce Bunting تھے۔ اسی طرح، موجودہ مقالے میں بیان کردہ کام 100 میں R&D 2020 ایوارڈ کے لیے فائنلسٹ تھا۔ اور محققین نے اپنے ناول سپر لبریسیٹی کوٹنگ کے پیٹنٹ کے لیے درخواست دی ہے۔ Qu نے کہا، "اس کے بعد، ہم امید کرتے ہیں کہ ٹیکنالوجی کو جانچنے، پختہ کرنے اور لائسنس دینے کے لیے DOE کو ایک مشترکہ تجویز لکھنے کے لیے صنعت کے ساتھ شراکت داری کریں گے۔" "ایک دہائی میں ہم بہتر اعلی کارکردگی والی گاڑیاں اور پاور پلانٹس دیکھنا چاہیں گے جن میں رگڑ اور پہننے سے کم توانائی ضائع ہوتی ہے۔"

• SEO سے چلنے والا مواد اور PR کی تقسیم۔ آج ہی بڑھا دیں۔
• ای وی ایم فنانس۔ وکندریقرت مالیات کے لیے متحد انٹرفیس۔ یہاں تک رسائی حاصل کریں۔
• کوانٹم میڈیا گروپ۔ آئی آر/پی آر ایمپلیفائیڈ۔ یہاں تک رسائی حاصل کریں۔
• پلیٹوآئ اسٹریم۔ ویب 3 ڈیٹا انٹیلی جنس۔ علم میں اضافہ۔ یہاں تک رسائی حاصل کریں۔
• ماخذ: https://www.nanowerk.com/nanotechnology-news2/newsid=63138.php