রঙিন জিরকোনিয়া: খুব সুন্দর!

ইলেকট্রনিক যোগাযোগের উন্নয়ন এবং উন্নত জীবনযাত্রার মান সহ, রঙিন জিরকোনিয়া দৈনন্দিন জীবনে সিরামিকের ব্যবহার ব্যাপকভাবে বৃদ্ধি পায়। জৈব-সামঞ্জস্যতা, চমৎকার ধাতব দীপ্তি এবং শক্তিশালী যান্ত্রিক বৈশিষ্ট্যের জন্য এগুলি জনপ্রিয়। এর প্রয়োগের মধ্যে রয়েছে দাঁতের পুনর্নির্মাণ, গয়না এবং মোবাইল স্মার্ট ডিভাইস। তবে, জিরকোনিয়ায় রঙ যোগ করা সহজ কাজ নয়।

রঙিন জিরকোনিয়াম অক্সাইড প্রস্তুতকরণ

বর্তমানে, বাজারে আমরা যে রঙিন জিরকোনিয়া দেখতে পাই তা মূলত বিভিন্ন রঙের হয় কারণ এর মধ্যে বিভিন্ন বিরল মাটির উপাদান, ধাতু এবং অক্সাইড যুক্ত হয়। রঙিন জিরকোনিয়া তৈরিতে অসুবিধা হল এর সিন্টারিং তাপমাত্রা সাধারণত 1550°C থেকে 1650°C এর মধ্যে থাকে। উচ্চ তাপমাত্রায়, অনেক রঙিন বা রঙিন এজেন্ট পচে যায় বা বাষ্পীভূত হয়, যার ফলে তাদের কার্যকারিতা হারায়। অতএব, কেবল রঙিন বা রঞ্জক যোগ করে উজ্জ্বল রঙের জিরকোনিয়া সিরামিক তৈরি করা চ্যালেঞ্জিং। উপরন্তু, রঙিনের পচন সিরামিক পণ্যের ঘনত্বকে বাধাগ্রস্ত করতে পারে, সিরামিক উপাদানের শক্ততা উল্লেখযোগ্যভাবে হ্রাস করে এবং চূড়ান্ত পণ্যের গুণমানকে প্রভাবিত করে। ফলস্বরূপ, রঙিন সিরামিক তৈরি এবং নতুন রঙের জাত তৈরি করা শিল্পের মূল উদ্বেগ। ভাল যান্ত্রিক বৈশিষ্ট্য সহ অ-বিষাক্ত, প্রাণবন্ত রঙের সিরামিকের বাজারে প্রয়োগের সম্ভাবনা খুব বিস্তৃত।

রঙিন সিরামিকের "চাবিকাঠি": পাউডার নিয়ন্ত্রণ এবং সিন্টারিং প্রযুক্তি

পাউডার মান নিয়ন্ত্রণই মূল চাবিকাঠি

রঙিন জিরকোনিয়া তৈরির মূল উদ্দেশ্য হল জিরকোনিয়া ম্যাট্রিক্সে রঙিন পদার্থকে সমানভাবে বিতরণ করা। যৌগিক সিরামিকের জন্য, বিশেষ করে ন্যানোকম্পোজিট সিরামিকের জন্য, ছোট হওয়ার কারণে কণা আকার রঙিন কণা এবং জিরকোনিয়া ম্যাট্রিক্সের মধ্যে পার্থক্য, বৃহৎ নির্দিষ্ট পৃষ্ঠের ক্ষেত্রফল এবং বৃহৎ ইলেকট্রস্ট্যাটিক আকর্ষণ এবং কণাগুলির মধ্যে ভ্যান ডের ওয়ালস বল, রঙিন কণা এবং জিরকোনিয়া ম্যাট্রিক্স কণাগুলি সমষ্টিগত হওয়ার ঝুঁকিতে থাকে। এই ঘটনাটি কেবল ন্যানোকম্পোজিট সিরামিকের অসম রঙের দিকে পরিচালিত করে না, বরং এর যান্ত্রিক বৈশিষ্ট্যগুলিকেও প্রভাবিত করে।

তাহলে, কীভাবে জিরকোনিয়া ম্যাট্রিক্সে রঙিন কণাগুলিকে সমানভাবে ছড়িয়ে দেওয়া যায় এবং চমৎকার যান্ত্রিক বৈশিষ্ট্য এবং বর্ণগত বৈশিষ্ট্য সহ রঙিন জিরকোনিয়া সিরামিক প্রস্তুত করা যায়? মূল বিষয় হল পাউডার কণাগুলির মধ্যে জমাটবদ্ধতা কাটিয়ে ওঠা যায় কিনা। ভাল কর্মক্ষমতা এবং বিভিন্ন রঙের জিরকোনিয়া সিরামিক প্রস্তুত করার জন্য, একটি উপযুক্ত বিচ্ছুরণ পদ্ধতি খুঁজে বের করা প্রয়োজন। সাধারণত ব্যবহৃত পদ্ধতিগুলি নিম্নরূপ:

সলিড ফেজ মিক্সিং পদ্ধতি

রঙিন জিরকোনিয়া সিরামিক তৈরির জন্য এই পদ্ধতিটি শিল্পে সর্বাধিক ব্যবহৃত পদ্ধতি। রঙিন এবং খনিজ পদার্থের মতো অক্সাইড কণাগুলি মিশ্রিত করা হয় এবং বল-কলএকটি নির্দিষ্ট মানদণ্ড অনুসারে স্থিতিশীল জিরকোনিয়া ন্যানোপাউডার দিয়ে এড করা হয়েছে রাসায়নিক অনুপাত। এই প্রক্রিয়ায় কঠিন কণার দানাগুলি পরিশোধিত হয়। মাইক্রোফাটল, জালি বিকৃতি এবং বর্ধিত পৃষ্ঠ শক্তি দেখা দেয়, যা নিম্ন-তাপমাত্রার রাসায়নিক বিক্রিয়ার জন্য সহায়ক। এর সুবিধা হল সহজ প্রক্রিয়া, কম খরচ, সুবিধাজনক পরিচালনা এবং সহজ শিল্পায়ন। তবে, এই পদ্ধতি ন্যানোকণা জমাট বাঁধার সমস্যা কাটিয়ে উঠতে পারে না।

রাসায়নিক সহ-বর্ষণ পদ্ধতি

রাসায়নিক সহ-বর্ষণ পদ্ধতি: এই পদ্ধতিতে জিরকোনিয়াম লবণ, স্টেবিলাইজার লবণ এবং রঙিন আয়ন লবণের দ্রবণ ব্যবহার করে ক্ষার বা কার্বনেটের সাথে মিশ্রিত করে এবং বিক্রিয়া করে হাইড্রোক্সাইড বা কার্বনেট বৃষ্টিপাত তৈরি করা হয়। তারপর এটিকে উত্তপ্ত করে পচিয়ে জিরকোনিয়াম অক্সাইড যৌগিক পাউডার তৈরি করা হয়। এই প্রক্রিয়াটি তুলনামূলকভাবে জটিল, তবে প্রাপ্ত পাউডারটির উচ্চ বিশুদ্ধতা এবং চমৎকার কর্মক্ষমতা রয়েছে। একই সময়ে, রাসায়নিক বৃষ্টিপাত পদ্ধতি ব্যবহার করার সময়, একটি সমস্যা যা মনোযোগ দিতে হবে তা হল শক্ত জমাটবদ্ধ পদার্থের গঠন।

রাসায়নিক সহ-বর্ষণ পদ্ধতি

এই পদ্ধতিতে জিরকোনিয়াম লবণ, স্টেবিলাইজার লবণ এবং রঙিন আয়ন লবণের দ্রবণ ব্যবহার করে ক্ষার বা কার্বনেটের সাথে মিশে এবং বিক্রিয়া করে হাইড্রোক্সাইড বা কার্বনেট বৃষ্টিপাত তৈরি করা হয়। তারপর এটিকে উত্তপ্ত করে পচিয়ে জিরকোনিয়াম অক্সাইড যৌগিক পাউডার তৈরি করা হয়। এই প্রক্রিয়াটি তুলনামূলকভাবে জটিল, তবে প্রাপ্ত পাউডারটির উচ্চ বিশুদ্ধতা এবং চমৎকার কর্মক্ষমতা রয়েছে। একই সময়ে, রাসায়নিক বৃষ্টিপাত পদ্ধতি ব্যবহার করার সময়, একটি সমস্যা যা মনোযোগ দিতে হবে তা হল শক্ত জমাটবদ্ধ পদার্থের গঠন।

সিন্টারিং পদ্ধতি

কর্মক্ষমতা প্রভাবিত করে এমন বিভিন্ন প্রস্তুতি পদ্ধতি ছাড়াও জিরকোনিয়া পাউডার, সিন্টারিং পদ্ধতি রঙিন জিরকোনিয়া সিরামিকের কর্মক্ষমতা এবং রঙকেও প্রভাবিত করবে। ক্রস-ডিসিপ্লিনারি এবং প্রযুক্তিগত স্তরের সাথে, ঐতিহ্যবাহী সিন্টারিং পদ্ধতি ছাড়াও অনেক নতুন সিন্টারিং পদ্ধতি আবির্ভূত হয়েছে:

ডিসচার্জ প্লাজমা সিন্টারিং পদ্ধতি

পণ্ডিতরা পরীক্ষা-নিরীক্ষা করেছেন। ডিসচার্জ প্লাজমা সিন্টারিং তৈরিতে, সিন্টারিং তাপমাত্রা জিরকোনিয়া সিরামিকের শক্ততার উপর সবচেয়ে বেশি প্রভাব ফেলে, তারপরে সিন্টারিং সময় আসে। সেরা সিন্টারিং তাপমাত্রা হল 1400℃ এবং সেরা সিন্টারিং সময় হল 5 মিনিট। এই পদ্ধতিতে সিন্টার করা জিরকোনিয়া সিরামিকগুলির কঠোরতা এবং ফ্র্যাকচার শক্ততা উচ্চ।

মাইক্রোওয়েভ সিন্টারিং

মাইক্রোওয়েভ সিন্টারিংয়ের ঐতিহ্যবাহী সিন্টারিং পদ্ধতির তুলনায় অপূরণীয় সুবিধা রয়েছে, যা একটি সামগ্রিক গরম করার পদ্ধতি। এই উপাদানটি শোষিত মাইক্রোওয়েভ শক্তিকে গতিশক্তি এবং অণুগুলির মধ্যে তাপীয় শক্তিতে রূপান্তরিত করে যাতে পুরো উপাদানটিকে উত্তপ্ত করার প্রভাব অর্জন করা যায়। উপাদানের অভ্যন্তরে তাপমাত্রার গ্রেডিয়েন্ট ছোট, তাই অসম গরম করার কারণে এটি খুব কমই উপাদানটিকে ফাটল ধরে। এই সিন্টারিং পদ্ধতি দ্বারা প্রস্তুত জিরকোনিয়ার ভৌত বৈশিষ্ট্যগুলি আরও ভাল।

উপসংহার

পরিবর্তনশীল রঙ, স্থিতিশীল কর্মক্ষমতা এবং পরিবেশ-বান্ধব প্রক্রিয়া সহ রঙিন জিরকোনিয়া সিরামিকের চাহিদা মেটাতে, বিশ্বব্যাপী গবেষকরা এক ডজনেরও বেশি প্রকার তৈরি করেছেন। এই রঙিন জিরকোনিয়া কেবল চমৎকার নান্দনিকতাই প্রদান করে না বরং দুর্দান্ত জৈব-সামঞ্জস্যতা, পরিধান প্রতিরোধ ক্ষমতা এবং যান্ত্রিক শক্তিও প্রদর্শন করে। এগুলি চিকিৎসা, গয়না এবং ইলেকট্রনিক অ্যাপ্লিকেশনের জন্য উপযুক্ত। বিকাশকারীরা ক্রমাগত প্রস্তুতি প্রক্রিয়া উন্নত করছে এবং সম্পদের ব্যবহার এবং পরিবেশগত প্রভাব কমাতে নতুন সবুজ প্রযুক্তি অন্বেষণ করছে। ইপিক পাউডারএর সরঞ্জাম, যেমন বল মিল, শ্রেণিবদ্ধকারী, এবং পৃষ্ঠ পরিবর্তন উচ্চ-কার্যক্ষমতাসম্পন্ন রঙিন জিরকোনিয়া উৎপাদনের জন্য শক্তিশালী প্রযুক্তিগত সহায়তা প্রদান করে এমন ডিভাইসগুলি। এই প্রযুক্তিগুলি অগ্রগতির সাথে সাথে, উচ্চ-মানের উৎপাদনে রঙিন জিরকোনিয়া সিরামিকের বাজারের সম্ভাবনা প্রসারিত হবে, যা এটিকে একটি অত্যন্ত জনপ্রিয় উদ্ভাবনী উপাদানে পরিণত করবে।