যৌগিক পদার্থে বিরল পৃথিবীর প্রয়োগ

প্রয়োগবিরল পৃথিবীযৌগিক পদার্থে
বিরল পৃথিবীর উপাদানগুলির অনন্য 4f ইলেকট্রনিক কাঠামো, বৃহৎ পারমাণবিক চৌম্বকীয় মোমেন্ট, শক্তিশালী স্পিন সংযোগ এবং অন্যান্য বৈশিষ্ট্য রয়েছে। অন্যান্য উপাদানের সাথে জটিল গঠনের সময়, তাদের সমন্বয় সংখ্যা 6 থেকে 12 পর্যন্ত পরিবর্তিত হতে পারে। বিরল পৃথিবীর যৌগগুলির বিভিন্ন ধরণের স্ফটিক কাঠামো থাকে। বিরল পৃথিবীর বিশেষ ভৌত এবং রাসায়নিক বৈশিষ্ট্যগুলি এগুলিকে উচ্চ-মানের ইস্পাত এবং অ লৌহঘটিত ধাতু, বিশেষ কাচ এবং উচ্চ-কার্যক্ষমতাসম্পন্ন সিরামিক, স্থায়ী চুম্বক উপকরণ, হাইড্রোজেন স্টোরেজ উপকরণ, আলোকিত এবং লেজার উপকরণ, পারমাণবিক পদার্থ এবং অন্যান্য ক্ষেত্রে গলানোর ক্ষেত্রে ব্যাপকভাবে ব্যবহৃত করে। যৌগিক পদার্থের ক্রমাগত বিকাশের সাথে সাথে, বিরল পৃথিবীর প্রয়োগ যৌগিক পদার্থের ক্ষেত্রেও প্রসারিত হয়েছে, যা ভিন্নধর্মী পদার্থের মধ্যে ইন্টারফেস বৈশিষ্ট্য উন্নত করার ক্ষেত্রে ব্যাপক মনোযোগ আকর্ষণ করেছে।

যৌগিক পদার্থ তৈরিতে বিরল মাটির প্রধান প্রয়োগের ধরণগুলির মধ্যে রয়েছে: ① যোগ করাবিরল মাটির ধাতুযৌগিক পদার্থে; ② আকারে যোগ করুনবিরল পৃথিবী অক্সাইডযৌগিক পদার্থে; ③ পলিমারে বিরল আর্থ ধাতুর সাথে ডোপড বা বন্ধনযুক্ত পলিমারগুলি যৌগিক পদার্থে ম্যাট্রিক্স উপকরণ হিসাবে ব্যবহৃত হয়। বিরল আর্থ প্রয়োগের উপরোক্ত তিনটি রূপের মধ্যে, প্রথম দুটি রূপ বেশিরভাগই ধাতব ম্যাট্রিক্স কম্পোজিটে যোগ করা হয়, তৃতীয়টি মূলত পলিমার ম্যাট্রিক্স কম্পোজিটে প্রয়োগ করা হয় এবং সিরামিক ম্যাট্রিক্স কম্পোজিট প্রধানত দ্বিতীয় রূপে যোগ করা হয়।

বিরল পৃথিবীএটি মূলত ধাতব ম্যাট্রিক্স এবং সিরামিক ম্যাট্রিক্স কম্পোজিটের উপর অ্যাডিটিভ, স্টেবিলাইজার এবং সিন্টারিং অ্যাডিটিভের আকারে কাজ করে, তাদের কর্মক্ষমতা ব্যাপকভাবে উন্নত করে, উৎপাদন খরচ হ্রাস করে এবং এর শিল্প প্রয়োগ সম্ভব করে তোলে।

যৌগিক পদার্থে সংযোজন হিসেবে বিরল পৃথিবী উপাদানের সংযোজন প্রধানত যৌগিক পদার্থের ইন্টারফেস কর্মক্ষমতা উন্নত করতে এবং ধাতব ম্যাট্রিক্স শস্যের পরিশোধনকে উৎসাহিত করতে ভূমিকা পালন করে। কর্মের প্রক্রিয়া নিম্নরূপ।

① ধাতব ম্যাট্রিক্স এবং রিইনফোর্সিং ফেজের মধ্যে ভেজাতা উন্নত করুন। বিরল পৃথিবী উপাদানগুলির তড়িৎ ঋণাত্মকতা তুলনামূলকভাবে কম (ধাতুগুলির তড়িৎ ঋণাত্মকতা যত কম হবে, অধাতুগুলির তড়িৎ ঋণাত্মকতা তত বেশি সক্রিয় হবে)। উদাহরণস্বরূপ, La হল 1.1, Ce হল 1.12, এবং Y হল 1.22। সাধারণ বেস ধাতুর তড়িৎ ঋণাত্মকতা Fe হল 1.83, Ni হল 1.91, এবং Al হল 1.61। অতএব, বিরল পৃথিবী উপাদানগুলি গলানোর প্রক্রিয়া চলাকালীন ধাতব ম্যাট্রিক্স এবং রিইনফোর্সমেন্ট ফেজের শস্য সীমানায় অগ্রাধিকারমূলকভাবে শোষণ করবে, তাদের ইন্টারফেস শক্তি হ্রাস করবে, ইন্টারফেসের আনুগত্যের কাজ বৃদ্ধি করবে, ভেজা কোণ হ্রাস করবে এবং এর ফলে ম্যাট্রিক্স এবং রিইনফোর্সমেন্ট ফেজের মধ্যে ভেজাতা উন্নত করবে। গবেষণায় দেখা গেছে যে অ্যালুমিনিয়াম ম্যাট্রিক্সে La উপাদান যোগ করলে কার্যকরভাবে AlO এবং অ্যালুমিনিয়াম তরলের ভেজাতা উন্নত হয় এবং যৌগিক পদার্থের মাইক্রোস্ট্রাকচার উন্নত হয়।

② ধাতব ম্যাট্রিক্স শস্যের পরিশোধনকে উৎসাহিত করুন। ধাতব স্ফটিকের মধ্যে বিরল পৃথিবীর দ্রাব্যতা কম, কারণ বিরল পৃথিবীর উপাদানগুলির পারমাণবিক ব্যাসার্ধ বড় এবং ধাতব ম্যাট্রিক্সের পারমাণবিক ব্যাসার্ধ তুলনামূলকভাবে কম। ম্যাট্রিক্স জালিতে বৃহত্তর ব্যাসার্ধের বিরল পৃথিবীর উপাদানগুলির প্রবেশ জালির বিকৃতি ঘটাবে, যা সিস্টেমের শক্তি বৃদ্ধি করবে। সর্বনিম্ন মুক্ত শক্তি বজায় রাখার জন্য, বিরল পৃথিবীর পরমাণুগুলি কেবল অনিয়মিত শস্য সীমানার দিকে সমৃদ্ধ করতে পারে, যা কিছুটা পরিমাণে ম্যাট্রিক্স শস্যের মুক্ত বৃদ্ধিকে বাধাগ্রস্ত করে। একই সময়ে, সমৃদ্ধ বিরল পৃথিবীর উপাদানগুলি অন্যান্য সংকর উপাদানগুলিকেও শোষণ করবে, সংকর উপাদানগুলির ঘনত্বের গ্রেডিয়েন্ট বৃদ্ধি করবে, স্থানীয় উপাদানগুলির আন্ডারকুলিং ঘটাবে এবং তরল ধাতব ম্যাট্রিক্সের ভিন্নধর্মী নিউক্লিয়েশন প্রভাবকে বাড়িয়ে তুলবে। এছাড়াও, মৌলিক পৃথকীকরণের ফলে সৃষ্ট আন্ডারকুলিং পৃথকীকৃত যৌগ গঠনের প্রচার করতে পারে এবং কার্যকর ভিন্নধর্মী নিউক্লিয়েশন কণায় পরিণত হতে পারে, যার ফলে ধাতব ম্যাট্রিক্স শস্যের পরিশোধন প্রচার করতে পারে।

③ শস্যের সীমানা বিশুদ্ধ করুন। বিরল মৃত্তিকা উপাদান এবং O, S, P, N ইত্যাদি উপাদানের মধ্যে শক্তিশালী সখ্যতার কারণে, অক্সাইড, সালফাইড, ফসফাইড এবং নাইট্রাইডের গঠনের আদর্শ মুক্ত শক্তি কম। এই যৌগগুলির উচ্চ গলনাঙ্ক এবং কম ঘনত্ব রয়েছে, যার মধ্যে কিছু মিশ্র তরল থেকে ভাসমান অবস্থায় অপসারণ করা যেতে পারে, অন্যগুলি শস্যের মধ্যে সমানভাবে বিতরণ করা হয়, শস্যের সীমানায় অমেধ্যের পৃথকীকরণ হ্রাস করে, যার ফলে শস্যের সীমানা বিশুদ্ধ হয় এবং এর শক্তি উন্নত হয়।

এটি লক্ষ করা উচিত যে, বিরল মাটির ধাতুগুলির উচ্চ কার্যকলাপ এবং কম গলনাঙ্কের কারণে, যখন এগুলি ধাতব ম্যাট্রিক্স কম্পোজিটে যোগ করা হয়, তখন সংযোজন প্রক্রিয়ার সময় অক্সিজেনের সাথে তাদের যোগাযোগ বিশেষভাবে নিয়ন্ত্রণ করা প্রয়োজন।

অনেক পদ্ধতি প্রমাণ করেছে যে বিভিন্ন ধাতব ম্যাট্রিক্স এবং সিরামিক ম্যাট্রিক্স কম্পোজিটে স্টেবিলাইজার, সিন্টারিং এইড এবং ডোপিং মডিফায়ার হিসেবে রেয়ার আর্থ অক্সাইড যোগ করলে উপকরণের শক্তি এবং দৃঢ়তা ব্যাপকভাবে উন্নত হতে পারে, তাদের সিন্টারিং তাপমাত্রা কমানো যায় এবং এইভাবে উৎপাদন খরচ কমানো যায়। এর কর্মের প্রধান প্রক্রিয়া নিম্নরূপ।

① সিন্টারিং অ্যাডিটিভ হিসেবে, এটি সিন্টারিংকে উৎসাহিত করতে পারে এবং কম্পোজিট উপকরণের ছিদ্রতা কমাতে পারে। সিন্টারিং অ্যাডিটিভ যোগ করার মাধ্যমে উচ্চ তাপমাত্রায় তরল পর্যায় তৈরি করা, কম্পোজিট উপকরণের সিন্টারিং তাপমাত্রা কমানো, সিন্টারিং প্রক্রিয়া চলাকালীন উপকরণের উচ্চ-তাপমাত্রার পচন রোধ করা এবং তরল পর্যায় সিন্টারিংয়ের মাধ্যমে ঘন যৌগিক পদার্থ পাওয়া যায়। বিরল আর্থ অক্সাইডের উচ্চ স্থিতিশীলতা, দুর্বল উচ্চ-তাপমাত্রার অস্থিরতা এবং উচ্চ গলনাঙ্ক এবং স্ফুটনাঙ্কের কারণে, তারা অন্যান্য কাঁচামালের সাথে কাচের পর্যায় তৈরি করতে পারে এবং সিন্টারিংকে উৎসাহিত করতে পারে, যা তাদের একটি কার্যকর সংযোজন করে তোলে। একই সময়ে, বিরল আর্থ অক্সাইড সিরামিক ম্যাট্রিক্সের সাথে কঠিন দ্রবণও তৈরি করতে পারে, যা ভিতরে স্ফটিক ত্রুটি তৈরি করতে পারে, জালি সক্রিয় করতে পারে এবং সিন্টারিংকে উৎসাহিত করতে পারে।

② মাইক্রোস্ট্রাকচার উন্নত করুন এবং শস্যের আকার পরিমার্জন করুন। যোগ করা বিরল আর্থ অক্সাইডগুলি মূলত ম্যাট্রিক্সের শস্য সীমানায় বিদ্যমান থাকার কারণে এবং তাদের বৃহৎ আয়তনের কারণে, বিরল আর্থ অক্সাইডগুলির কাঠামোতে উচ্চ স্থানান্তর প্রতিরোধ ক্ষমতা রয়েছে এবং অন্যান্য আয়নগুলির স্থানান্তরকেও বাধাগ্রস্ত করে, যার ফলে শস্য সীমানার স্থানান্তর হার হ্রাস পায়, শস্যের বৃদ্ধি বাধাগ্রস্ত হয় এবং উচ্চ-তাপমাত্রার সিন্টারিংয়ের সময় শস্যের অস্বাভাবিক বৃদ্ধি বাধাগ্রস্ত হয়। তারা ছোট এবং অভিন্ন শস্য পেতে পারে, যা ঘন কাঠামো গঠনের জন্য সহায়ক; অন্যদিকে, বিরল আর্থ অক্সাইডগুলিকে ডোপ করে, তারা শস্য সীমানা কাচের পর্যায়ে প্রবেশ করে, কাচের পর্যায়ের শক্তি উন্নত করে এবং এইভাবে উপাদানের যান্ত্রিক বৈশিষ্ট্য উন্নত করার লক্ষ্য অর্জন করে।

পলিমার ম্যাট্রিক্স কম্পোজিটগুলিতে বিরল পৃথিবী উপাদানগুলি মূলত পলিমার ম্যাট্রিক্সের বৈশিষ্ট্য উন্নত করে তাদের প্রভাবিত করে। বিরল পৃথিবী অক্সাইডগুলি পলিমারের তাপীয় পচন তাপমাত্রা বৃদ্ধি করতে পারে, অন্যদিকে বিরল পৃথিবী কার্বক্সিলেটগুলি পলিভিনাইল ক্লোরাইডের তাপীয় স্থিতিশীলতা উন্নত করতে পারে। বিরল পৃথিবী যৌগগুলির সাথে পলিস্টাইরিনের ডোপিং পলিস্টাইরিনের স্থায়িত্ব উন্নত করতে পারে এবং এর প্রভাব শক্তি এবং নমন শক্তি উল্লেখযোগ্যভাবে বৃদ্ধি করতে পারে।