MIT محققین مضبوط ٹائٹینیم مرکب کے راستوں کی شناخت کرتے ہیں۔

ان نتائج کو ایڈوانسڈ میٹریلز جریدے میں، شاولو وی ایس سی ڈی '22، پروفیسر سی سیم تسان، پوسٹ ڈاک کیونگ شیک کم، اور اے ٹی آئی انکارپوریشن کے جان فولٹز کے ایک مقالے میں بیان کیا گیا ہے۔ ٹیم کا کہنا ہے کہ یہ بہتری، ٹیلرنگ سے پیدا ہوتی ہے۔ کیمیائی ساخت اور کھوٹ کی جالی ساخت، جبکہ صنعتی پیمانے پر مواد تیار کرنے کے لیے استعمال ہونے والی پروسیسنگ تکنیک کو بھی ایڈجسٹ کرنا۔

ٹائٹینیم مرکب دھاتیں اپنی غیر معمولی مکینیکل خصوصیات، سنکنرن مزاحمت، اور سٹیل کے مقابلے ہلکے وزن کی وجہ سے اہم رہے ہیں۔ ملاوٹ کرنے والے عناصر اور ان کے متعلقہ تناسب کے محتاط انتخاب کے ذریعے، اور مواد پر کارروائی کرنے کے طریقے سے، "آپ مختلف ڈھانچے بنا سکتے ہیں، اور یہ آپ کے لیے کرائیوجینک اور بلند درجہ حرارت دونوں کے لیے اچھی خاصیت کے امتزاج حاصل کرنے کے لیے ایک بڑا کھیل کا میدان بناتا ہے،" تسن کہتے ہیں۔

لیکن امکانات کی اس بڑی درجہ بندی کے لیے انتخاب کی رہنمائی کے لیے ایک ایسا مواد تیار کرنے کا طریقہ درکار ہوتا ہے جو کسی خاص ایپلی کیشن کی مخصوص ضروریات کو پورا کرتا ہو۔ نئے مطالعہ میں بیان کردہ تجزیہ اور تجرباتی نتائج وہ رہنمائی فراہم کرتے ہیں۔

تسن بتاتے ہیں کہ ٹائٹینیم مرکب دھاتوں کا ڈھانچہ، جوہری پیمانے پر نیچے تک، ان کی خصوصیات کو کنٹرول کرتا ہے۔ اور کچھ ٹائٹینیم مرکبات میں، یہ ڈھانچہ اور بھی پیچیدہ ہوتا ہے، جو دو مختلف مکس شدہ مراحل سے بنا ہوتا ہے، جنہیں الفا اور بیٹا فیزز کہا جاتا ہے۔

"اس ڈیزائن کے نقطہ نظر میں اہم حکمت عملی مختلف پیمانے پر غور کرنا ہے،" وہ کہتے ہیں. "ایک پیمانہ انفرادی کرسٹل کا ڈھانچہ ہے۔ مثال کے طور پر، ملاوٹ کرنے والے عناصر کو احتیاط سے منتخب کرنے سے، آپ الفا فیز کا زیادہ مثالی کرسٹل ڈھانچہ حاصل کر سکتے ہیں جو مخصوص اخترتی میکانزم کو قابل بناتا ہے۔ دوسرا پیمانہ پولی کرسٹل پیمانہ ہے، جس میں تعاملات شامل ہیں۔ الفا اور بیٹا مراحل میں سے، لہذا، یہاں جس نقطہ نظر کی پیروی کی گئی ہے اس میں دونوں کے لیے ڈیزائن پر غور کرنا شامل ہے۔"

صحیح مرکب سازی کے مواد اور تناسب کو منتخب کرنے کے علاوہ، پروسیسنگ میں اقدامات ایک اہم کردار ادا کرتے ہیں. ٹیم نے پایا کہ کراس رولنگ نامی تکنیک طاقت اور لچک کے غیر معمولی امتزاج کو حاصل کرنے کے لیے ایک اور کلید ہے۔

اے ٹی آئی کے محققین کے ساتھ مل کر کام کرتے ہوئے، ٹیم نے اسکیننگ الیکٹران مائکروسکوپ کے تحت مختلف قسم کے مرکبات کا تجربہ کیا کیونکہ وہ درست شکل میں جا رہے تھے، اس بات کی تفصیلات کو ظاہر کرتے ہوئے کہ ان کے مائیکرو اسٹرکچرز بیرونی مکینیکل بوجھ کا جواب کیسے دیتے ہیں۔ انہوں نے پایا کہ پیرامیٹرز کا ایک خاص مجموعہ تھا - ساخت، تناسب، اور پروسیسنگ طریقہ - جس سے ایک ایسا ڈھانچہ حاصل ہوا جہاں الفا اور بیٹا مراحل یکساں طور پر اخترتی کو بانٹتے ہیں، اس کریکنگ رجحان کو کم کرتے ہیں جو ان مراحل کے درمیان ہونے کا امکان ہوتا ہے جب وہ جواب دیتے ہیں۔ مختلف طریقے سے "مرحلے ہم آہنگی میں بگڑتے ہیں،" تسن کہتے ہیں۔ انھوں نے پایا کہ اخترتی کے لیے یہ تعاون پر مبنی ردعمل ایک اعلیٰ مواد حاصل کر سکتا ہے۔

"ہم نے ان دو مرحلوں اور ان کی شکلوں کو سمجھنے کے لیے مواد کی ساخت کو دیکھا، اور ہم نے جوہری پیمانے پر مقامی کیمیائی تجزیہ کرتے ہوئے ان کی کیمسٹریوں کو دیکھا۔ ایک سے زیادہ لمبائی کے پیمانے، تسن کہتے ہیں، جو کہ مواد سائنس اور انجینئرنگ کے POSCO پروفیسر ہیں اور دھات کاری کے ایسوسی ایٹ پروفیسر ہیں "جب ہم ان کے نظام کے مطابق تیار کردہ ٹائٹینیم مرکبات کی مجموعی خصوصیات کو دیکھتے ہیں، "خواص موازنہ کرنے والے مرکب سے بہت بہتر ہیں۔"

تسن کے مطابق، یہ صنعت سے تعاون یافتہ علمی تحقیق تھی جس کا مقصد مرکب دھاتوں کے لیے ڈیزائن کے اصول ثابت کرنا تھا جو تجارتی طور پر پیمانے پر تیار کیے جا سکتے ہیں۔ "ہم اس تعاون میں جو کچھ کرتے ہیں وہ واقعی کرسٹل پلاسٹکٹی کی بنیادی تفہیم کی طرف ہے،" وہ کہتے ہیں۔ "ہم یہ ظاہر کرتے ہیں کہ اس ڈیزائن کی حکمت عملی کی توثیق کی گئی ہے، اور ہم سائنسی طور پر یہ دکھاتے ہیں کہ یہ کیسے کام کرتی ہے،" انہوں نے مزید کہا کہ مزید بہتری کی اہم گنجائش باقی ہے۔

جہاں تک ان نتائج کی ممکنہ ایپلی کیشنز کا تعلق ہے، وہ کہتے ہیں، "کسی بھی ایرو اسپیس ایپلی کیشن کے لیے جہاں طاقت اور لچک کا بہتر امتزاج مفید ہے، اس قسم کی ایجاد نئے مواقع فراہم کر رہی ہے۔"

اس کام کو اے ٹی آئی اسپیشلٹی رولڈ پروڈکٹس اور ایم آئی ٹی نینو اور ہارورڈ یونیورسٹی میں سینٹر فار نانوسکل سسٹمز کی استعمال شدہ سہولیات نے سپورٹ کیا۔