কোনটি কঠিন, কার্বন ন্যানোটিউব বা হীরা? কোনটি শক্তিশালী?

কার্বন ন্যানোটিউব এবং হীরা তুলনামূলক কঠোরতা আছে, কিন্তু তাদের "কঠিন" সংজ্ঞা ভিন্ন। স্ক্র্যাচ কঠোরতা (Mohs কঠোরতা) পরিপ্রেক্ষিতে, হীরা 10, প্রাকৃতিক খনিজগুলির মধ্যে সর্বোচ্চ। কার্বন ন্যানোটিউবগুলির কোনও আদর্শ মোহস কঠোরতার মান নেই, তবে তাদের স্ক্র্যাচিং ক্ষমতা হীরার সাথে তুলনীয়। ভিকারের কঠোরতার পরিপ্রেক্ষিতে (ইন্ডেন্টেশনের প্রতিরোধ), হীরা হল 7140-15300 HV, যেখানে কার্বন ন্যানোটিউবগুলি প্রায় 1000-2000 HV। যাইহোক, গবেষণা 82.8 GPa এর Vickers কঠোরতা সহ ত্রি-মাত্রিক সমযোজী বন্ধনযুক্ত কার্বন ন্যানোটিউবকে সংশ্লেষিত করেছে। দৃঢ়তার পরিপ্রেক্ষিতে, কার্বন ন্যানোটিউবগুলি ইস্পাতের চেয়ে 100 গুণ বেশি শক্তিশালী এবং প্রসারিত হতে পারে। হীরা, যদিও শক্ত, তবে খুব ভঙ্গুর এবং একটি হাতুড়ি দ্বারা ভেঙ্গে যেতে পারে।উপসংহার:স্ক্র্যাচ কঠোরতায়, হীরা ≈ কার্বন ন্যানোটিউব; প্রভাবের দৃঢ়তায়, কার্বন ন্যানোটিউব সম্পূর্ণরূপে হীরাকে ছাড়িয়ে যায়।

1. প্রথমে, "কঠোরতা" বুঝুন: এর অর্থ বিভিন্ন জিনিস

উপসংহার:দৈনন্দিন জীবনে, "কঠিন" শব্দের আসলে দুটি অর্থ আছে - স্ক্র্যাচ কঠোরতা (পরিধান প্রতিরোধ) এবং প্রভাব প্রতিরোধ। ডায়মন্ড শুধুমাত্র প্রথমটি জিতেছে, কিন্তু দ্বিতীয়টি হেরেছে।

কার্বন ন্যানোটিউব এবং হীরা তুলনা করার আগে, এটি পরিষ্কার করা প্রয়োজন: "কঠোরতা" আসলে কী বোঝায়?

অনেক লোক ভুলভাবে বিশ্বাস করে যে উচ্চ কঠোরতা মানে "একটি হাতুড়ি দ্বারা ভাঙ্গা যাবে না।" এটি একটি ভুল ধারণা।

পেশাগতভাবে, কঠোরতা প্রধানত দুটি প্রকারে বিভক্ত:

হীরা:মোহস কঠোরতা 10, প্রাকৃতিক খনিজগুলির মধ্যে সর্বোচ্চ। যাইহোক, এটির "অক্টাহেড্রাল ক্লিভেজ" - আছে যখন একটি নির্দিষ্ট দিকে বল প্রয়োগ করা হয়, এমনকি সামান্য পরিমাণও এটিকে বিভক্ত করতে পারে। একটি হাতুড়ি দিয়ে একটি হীরাকে আঘাত করলে এটি গুঁড়ো হয়ে যাবে। এর কঠোরতা অপর্যাপ্ত হওয়ার কারণে নয়, বরং এর ভঙ্গুরতা বেশি।

কার্বন ন্যানোটিউব:C=C সমযোজী বন্ধন দ্বারা সংযুক্ত কার্বন পরমাণু দ্বারা গঠিত, প্রকৃতির সবচেয়ে স্থিতিশীল রাসায়নিক বন্ধনগুলির মধ্যে একটি। তাদের Mohs কঠোরতার কোন আদর্শ মান নেই, কিন্তু তাদের স্ক্র্যাচিং ক্ষমতা হীরার সাথে "তুলনীয়"। মূল বিষয় হল কার্বন ন্যানোটিউবগুলিরও "ভাল নমনীয়তা আছে এবং প্রসারিত হতে পারে।"

একটি উপমা ব্যবহার করতে:হীরা একটি কাঁচের টুকরার মতো - পৃষ্ঠটি অত্যন্ত শক্ত এবং পরিধান-প্রতিরোধী, কিন্তু মেঝেতে পড়লে এটি ভেঙে যায়। কার্বন ন্যানোটিউবগুলি একটি স্টিলের তারের মতো - এগুলি কাচের আঁচড়ও দিতে পারে, তবে এগুলি বাঁকানো, প্রসারিত এবং অটুটও হতে পারে৷

2. ডেটা কথা বলতে দিন: কার্বন ন্যানোটিউব বনাম হীরা - কোনটি শক্তিশালী?

উপসংহার:প্রসার্য শক্তি এবং নির্দিষ্ট শক্তি (শক্তি ÷ ঘনত্ব) এর পরিপ্রেক্ষিতে কার্বন ন্যানোটিউব হল একটি "সুপার ফাইবার" যা হীরার সাথে মেলে না। ভিকারের কঠোরতার পরিপ্রেক্ষিতে, প্রাকৃতিক কার্বন ন্যানোটিউবগুলি হীরার মতো শক্ত নয়, তবে কৃত্রিমভাবে সংশ্লেষিত জাতগুলি এটির কাছে এসেছে বা এমনকি অতিক্রম করেছে।

আসুন সরাসরি ডেটা তুলনা দেখি:

এই ডেটা পয়েন্টগুলির মধ্যে বেশ কয়েকটি ঘনিষ্ঠভাবে পরীক্ষা করার মতো:

1. প্রসার্য শক্তি: কার্বন ন্যানোটিউব সম্পূর্ণরূপে জয় করে
কার্বন ন্যানোটিউবের প্রসার্য শক্তি 50-200 GPa। যদিও হীরা শক্ত, এটি "টেনশন প্রতিরোধে" ভাল নয়। একটি উপমা ব্যবহার করতে: হীরা একটি কাচের ইটের মতো - এটি চূর্ণ করা যায় না, তবে টানা হলে এটি সহজেই ভেঙে যায়।

2. ইলাস্টিক মডুলাস: কার্বন ন্যানোটিউব কিছুটা ভালো
ইলাস্টিক মডুলাস পরিমাপ করে "বিকৃতি প্রতিরোধ করার ক্ষমতা।" হীরা প্রায় 1.0-1.2 টিপিএ। কার্বন ন্যানোটিউবের তাত্ত্বিক মান 5 TPa-এ পৌঁছাতে পারে, পরিমাপ করা মান সাধারণত 1-1.8 TPa-এর মধ্যে। "কঠিনতা" এর পরিপ্রেক্ষিতে, তারা মোটামুটি সমতুল্য, কার্বন ন্যানোটিউবগুলির এমনকি সামান্য প্রান্ত রয়েছে।

3. সুনির্দিষ্ট শক্তি: কার্বন ন্যানোটিউব সবকিছুর উপর আধিপত্য বিস্তার করে
নির্দিষ্ট শক্তি=শক্তি ÷ ঘনত্ব, পরিমাপ করা "কতটা টানা বল একটি ইউনিট ওজন সহ্য করতে পারে।" কার্বন ন্যানোটিউবগুলির নির্দিষ্ট শক্তি ইস্পাতের 100 গুণ, 25-100 GPa·cm³/g এ পৌঁছায়। এর অর্থ: আপনি যদি কার্বন ন্যানোটিউব থেকে একটি দড়ি তৈরি করেন তবে এটি একই ওজনের স্টিলের দড়ির চেয়ে 100 গুণ বেশি শক্তিশালী হবে। এই কারণেই বৈজ্ঞানিক কল্পকাহিনী উপন্যাস "দ্য থ্রি-বডি প্রবলেম" দৈত্যাকার জাহাজ কাটতে "ন্যানো ফ্লাইং ব্লেড" ব্যবহার করেছে এবং কেন বিজ্ঞানীরা "স্পেস এলিভেটর" তৈরি করতে কার্বন ন্যানোটিউব ব্যবহার করে কল্পনা করেছেন।

4. আল্ট্রা-হার্ড কার্বন ন্যানোটিউব: একটি নতুন বৈজ্ঞানিক অগ্রগতি
একটি 2022 সমীক্ষা তাত্ত্বিক গণনার মাধ্যমে একটি ত্রিমাত্রিক সমযোজী বন্ধনযুক্ত কার্বন ন্যানোটিউব ডিজাইন করেছে৷ এর ভিকার কঠোরতা 82.8 জিপিএ পৌঁছেছে, যা ঘন বোরন নাইট্রাইডের সাথে তুলনীয়। একই বছর আরেকটি গবেষণায় দুটি মেটাস্টেবল আল্ট্রা-হার্ড কার্বন ন্যানোটিউব পলিমার যথাক্রমে 40.4 GPa এবং 37.1 GPa এর ভিকারস কঠোরতার সাথে ভবিষ্যদ্বাণী করা হয়েছিল।

এই তথ্যগুলি দেখায় যে কার্বন ন্যানোটিউবগুলি কেবল দৃঢ়তার দিক থেকে হীরাকে পরাস্ত করতে পারে না, তবে বিজ্ঞানীরা তাদের "কঠোরতা" সূচকে হীরাকে ছাড়িয়ে যেতে সক্ষম করছেন৷

3. "ন্যানো ফ্লাইং ব্লেড" কি আসল? কার্বন ন্যানোটিউব কতটা শক্তিশালী?

উপসংহার:"দ্য থ্রি-বডি প্রবলেম" থেকে "ন্যানো ফ্লাইং ব্লেড" যা দৈত্যাকার জাহাজের মধ্য দিয়ে কাটে তা কার্বন ন্যানোটিউবের উপর ভিত্তি করে তৈরি। বাস্তবে, কার্বন ন্যানোটিউবগুলির তাত্ত্বিক শক্তি "কাদার মতো ধাতু কেটে ফেলার জন্য" যথেষ্ট।

বৈজ্ঞানিক কল্পকাহিনী উপন্যাস "দ্য থ্রি-বডি প্রবলেম," একটি "ন্যানো ফ্লাইং ব্লেড" একটি মানুষের চুলের পুরুত্বের এক-দশমাংশই তোফুর মতো একটি বিশাল জাহাজকে টুকরো টুকরো করতে পারে৷ এই ধারণাটি পাতলা বাতাস থেকে তৈরি হয়নি - এর প্রোটোটাইপ হল কার্বন ন্যানোটিউব।

কার্বন ন্যানোটিউব বাস্তবে কী অর্জন করতে পারে?

স্টিলের চেয়ে 100 গুণ শক্তিশালী:মানুষের চুলের চেয়ে পাতলা কার্বন ন্যানোটিউবের একটি বান্ডিল তাত্ত্বিকভাবে একটি গাড়ি তুলতে পারে।

যেকোনো ফাইবারের চেয়ে শক্তিশালী:কার্বন ন্যানোটিউব শক্তি এবং দৃঢ়তা উভয় ক্ষেত্রেই যে কোনো পরিচিত ফাইবার থেকে অনেক বেশি উন্নত।

স্পেস লিফট একটি স্বপ্ন নয়:বিজ্ঞানীরা বিশ্বাস করেন যে কার্বন ন্যানোটিউব একটি "স্পেস লিফট" এর তার তৈরির জন্য সেরা প্রার্থী উপাদান।

অবশ্যই, বর্তমান প্রযুক্তিগত বাধা একটি ম্যাক্রোস্কোপিক উপাদানে একটি পৃথক কার্বন ন্যানোটিউবের ব্যতিক্রমী কর্মক্ষমতা কীভাবে প্রতিলিপি করা যায় তার মধ্যে রয়েছে। এটি এমন একটি কঠিন সমস্যা যা সারা বিশ্বের বিজ্ঞানীরা কাটিয়ে উঠতে কাজ করছেন।

4. কিভাবে তানফেং নতুন উপাদান এই "সুপার উপাদান" উত্পাদন করে

Shandong Tanfeng New Material Technology Co., Ltd. কার্বন ন্যানোটিউবগুলির চমৎকার যান্ত্রিক বৈশিষ্ট্যগুলিকে ভর-উৎপাদনযোগ্য পণ্যে রূপান্তরিত করছে, "সুপার উপাদান" পরীক্ষাগার থেকে বের করে আনছে৷

তত্ত্ব হল একটি জিনিস, কিন্তু প্রকৃত পণ্যে কার্বন ন্যানোটিউবের "সুপার পাওয়ার" প্রয়োগ করার জন্য এমন কোম্পানির প্রয়োজন যারা বড়-উৎপাদন প্রযুক্তি আয়ত্ত করে।

শানডং তানফেং নিউ মেটেরিয়াল টেকনোলজি কোং লিমিটেড ঠিক এমন একটি কোম্পানি।

এটা কি করে?কোম্পানি R&D এবং কার্বন ন্যানোটিউব পাউডার, পরিবাহী পেস্ট, এবং সিলিকন-কার্বন অ্যানোড সামগ্রীর উৎপাদনে মনোযোগ দেয়। এর পণ্যগুলি একক-প্রাচীরযুক্ত কার্বন ন্যানোটিউব এবং বহু-প্রাচীরযুক্ত কার্বন ন্যানোটিউবগুলির সম্পূর্ণ পরিসীমা কভার করে৷

এর প্রযুক্তিগত ক্ষমতা কি?

কার্বন ন্যানোটিউব সম্পর্কিত দশটিরও বেশি সক্রিয় পেটেন্ট রয়েছে।

আর্ক ডিসচার্জ, লেজার অ্যাবলেশন, এবং রাসায়নিক বাষ্প জমা (সিভিডি) সহ বিভিন্ন প্রস্তুতির প্রক্রিয়ায় দক্ষতা অর্জন করে।

পণ্যের বিশুদ্ধতা 98% এর চেয়ে বেশি বা সমান; পাউডার কণার আকার 5-15 μm পৌঁছাতে পারে।

মাসিক আউটপুট 200 টনে পৌঁছেছে, ইতিমধ্যে ব্যাপক উৎপাদনে রয়েছে।

এটি কার্বন ন্যানোটিউবের যান্ত্রিক বৈশিষ্ট্য কোথায় প্রয়োগ করে?তানফেং-এর কার্বন ন্যানোটিউব পণ্যের তাত্ত্বিক ইয়ং-এর মডুলাস 5 TPa-এ পৌঁছতে পারে, যার শক্তি ইস্পাতের প্রায় 100 গুণ এবং ঘনত্ব ইস্পাতের মাত্র 1/6। এই চমৎকার যান্ত্রিক বৈশিষ্ট্যগুলি নিম্নলিখিত ক্ষেত্রে ব্যবহার করা হচ্ছে:

কোম্পানিটি ঘনিষ্ঠভাবে নতুন শক্তি এবং নতুন উপকরণের জন্য জাতীয় উন্নয়ন কৌশল অনুসরণ করে, যার ব্যবসার পরিধি দেশব্যাপী ছড়িয়ে পড়ে, একটি "উন্নত উপাদান প্রদানকারী এবং প্রযুক্তিগত পরিষেবা প্রদানকারী" হতে উচ্চাকাঙ্ক্ষী।

একটি-বাক্যের সারাংশ:যদিও বিজ্ঞানীরা পরীক্ষাগারে প্রমাণ করেছেন যে কার্বন ন্যানোটিউবগুলি একটি "সুপার ফাইবার", তানফেং নিউ মেটেরিয়ালের মতো কোম্পানিগুলি সেগুলিকে আপনি কিনতে পারেন এমন পণ্যগুলিতে পরিণত করছে৷

উপসংহার: কোনটি কঠিন? আপনি কিভাবে "হার্ড" সংজ্ঞায়িত করেন তার উপর উত্তর নির্ভর করে

চূড়ান্ত উপসংহার হল:

"পরিধান প্রতিরোধের" ঐতিহ্যগত অর্থে, হীরা এবং কার্বন ন্যানোটিউবগুলির প্রত্যেকেরই তাদের সুবিধা রয়েছে। কিন্তু "বিস্তৃত যান্ত্রিক বৈশিষ্ট্যের" পরিপ্রেক্ষিতে - বিশেষ করে প্রসার্য শক্তি, দৃঢ়তা এবং নির্দিষ্ট শক্তি - কার্বন ন্যানোটিউবগুলি অবিসংবাদিত রাজা৷

হীরা হল "পৃথিবীতে সবচেয়ে কঠিন প্রাকৃতিক খনিজ", কিন্তু কার্বন ন্যানোটিউব হল "মানুষ দ্বারা তৈরি সবচেয়ে শক্তিশালী ফাইবার"।

যেমন একজন পদার্থ বিজ্ঞানী বলেছেন: "হীরা হল অতীতের রাজা; কার্বন ন্যানোটিউব হল ভবিষ্যতের ভিত্তি।"

এবং যেহেতু এই ভবিষ্যত উপাদানটি শানডং তানফেং দ্বারা উত্পাদিত হচ্ছে-, আমরা বলতে পারি: কার্বন ন্যানোটিউবের যুগ এসেছে৷