एक कंप्रेसर गुनगुनाता है, एक एयर कंडीशनिंग सिस्टम खड़खड़ाता है, एक रेलवे गाड़ी की चेसिस खड़खड़ाती है, जिससे उसके यात्रियों में गूँज सुनाई देती है।कंपन न केवल कष्टप्रद होते हैं बल्कि हानिकारक भी हो सकते हैं।लंबी अवधि में, वे सामग्रियों और मशीनों को नष्ट कर सकते हैं और उनकी सेवा अवधि को छोटा कर सकते हैं।इसके अलावा, कंपन से उत्पन्न शोर मानव स्वास्थ्य और कल्याण के लिए हानिकारक है।

कंपन और शोर को कम करने के लिए, इंजीनियर कई तकनीकी अनुप्रयोगों में स्प्रिंग्स या शॉक अवशोषक के रूप में फोम, रबर और यांत्रिक तत्वों जैसे डंपिंग सामग्री का उपयोग करते हैं।हालाँकि, यह अक्सर इन अनुप्रयोगों को भारी, भारी और अधिक महंगा बना देता है।इसके अलावा, रेट्रोफिटेड डंपिंग तत्वों का उपयोग करके कंपन को प्रभावी ढंग से दबाना हमेशा संभव नहीं होता है।

यही कारण है कि दुनिया भर में उन सामग्रियों की उच्च मांग है जो कठोर, भार वहन करने वाली और प्रभावी आंतरिक अवमंदन क्षमता वाली हैं।हालाँकि, ऐसी सामग्री बनाना आसान नहीं है, क्योंकि दोनों गुण आमतौर पर परस्पर अनन्य होते हैं।

ईटीएच सामग्री शोधकर्ताओं ने अब एक ऐसी सामग्री विकसित की है जो इन कथित असंगत गुणों को जोड़ती है।इओना त्सिमौरी ने सामग्री विभाग के दोनों प्रोफेसर आंद्रेई गुसेव और वाल्टर कैसरी की सहायता से अपने डॉक्टरेट थीसिस में यह उपलब्धि हासिल की।

उनके काम ने उन सामग्रियों के निर्माण को जन्म दिया है जिनमें पॉलीडिमिथाइलसिलोक्सेन (पीडीएमएस) मिश्रण को क्रॉसलिंक करके बनाई गई अल्ट्रा-पतली रबर जैसी परतों से जुड़ी कठोर सामग्रियों की परतें शामिल हैं।

पहले प्रोटोटाइप में सिलिकॉन और का उपयोग शामिल थाकांच की प्लेटेंजो 0.2-0.3 मिमी मोटाई के होते हैं जो रबर जैसी परतों से जुड़े होते हैं जिनकी मोटाई मात्र कुछ सौ नैनोमीटर होती है।विभिन्न परीक्षणों से पता चला है कि इन नई मिश्रित सामग्रियों में वास्तव में वे गुण हैं जिनकी शोधकर्ताओं ने आशा की थी।

शोधकर्ताओं ने इस वर्ष की गर्मियों की शुरुआत में अपने आविष्कार का पेटेंट कराया था और अब किया हैप्रकाशितयह जर्नल मेंकंपोजिट भाग बी: इंजीनियरिंग.

सैद्धांतिक रूप से व्युत्पन्न

सामग्री भौतिक विज्ञानी गुसेव के साथ काम करते हुए, शोधकर्ता ने पहली बार कंप्यूटर मॉडल का उपयोग यह गणना करने के लिए किया कि मिश्रित सामग्री की उच्च कठोरता और नमी को एक साथ प्राप्त करने के लिए कनेक्टिंग रबर जैसी परतें कितनी मोटी होनी चाहिए।

इन गणनाओं से पता चला कि वांछित सामग्री गुणों को प्रदर्शित करने के लिए परत की मोटाई का एक विशिष्ट अनुपात होना चाहिए।गणना के अनुसार, भिगोने वाली बहुलक परतों को कुल सामग्री मात्रा का 1% से कम बनाने की आवश्यकता होती है, जबकि कठोर ग्लास या सिलिकॉन परतों को कम से कम 99% की आवश्यकता होती है।"यदि कोई अवमंदन प्रभाव होता है तो इसका प्रभाव बहुत कम होता हैबहुलक परतबहुत पतला है.यदि यह बहुत गाढ़ा है, तो सामग्री पर्याप्त रूप से कठोर नहीं है," त्सिमौरी बताते हैं।

प्रयोगशाला में क्रियान्वित किया गया

अगले चरण में, उसने और कैसरी ने गणनाओं को प्रयोगात्मक रूप से सत्यापित किया और प्रयोगशाला में मिश्रित सामग्री के कई प्रकार तैयार किए।

कठोर परतों के लिए उपयोग की जाने वाली सामग्री त्सिमौरी में स्मार्टफ़ोन में उपयोग किए जाने वाले प्रकार का ग्लास शामिल था।पॉलिमर व्यावसायिक रूप से उपलब्ध पीडीएमएस-आधारित पॉलिमर के मिश्रण का उपयोग करके प्राप्त किया जाता है जिसमें रासायनिक रूप से प्रतिक्रियाशील साइटें होती हैं।जब कोई उत्प्रेरक जोड़ा जाता है, तो ये साइटें मिलकर एक उत्प्रेरक बनाती हैंपॉलिमर नेटवर्क, यानी, एक रबर जैसा बहुलक जो कठोर प्लेटों को दो-घटक सीलिंग की तरह जोड़ता है।

यूके के सहयोगी पीटर हाइन की सहायता से, सामग्री शोधकर्ता ने तीन-बिंदु झुकने परीक्षण का उपयोग करके स्तरित सामग्रियों (लैमिनेट्स) की आवृत्ति- और तापमान-निर्भर यांत्रिक गुणों का परीक्षण किया।

उन्होंने एक सरल लेकिन सार्थक व्यावहारिक परीक्षण भी किया: उन्होंने लेमिनेट प्लेटों को 25 सेंटीमीटर की ऊंचाई से एक मेज पर गिराया और ध्वनिक और यांत्रिक अवमंदन की तुलना शुद्ध कांच से बनी समान आकार की प्लेट से की।

लैमिनेट ने उत्कृष्ट नमी गुणों के साथ-साथ स्थिरता का भी खुलासा किया।इसका टेबल पर बहुत शांत प्रभाव पड़ा और उछाल नहीं आया।दूसरी ओर, शुद्ध गिलास ज़ोर से टकराकर मेज से टकराया, उछला और पलट गया।सिमौरी कहते हैं, "इस परीक्षण का उपयोग करके, मैं यह दिखाने में सक्षम था कि लैमिनेट कंपन और शोर को कम करने में उत्कृष्ट है।"

समय लेने वाली परीक्षाएं

वह कहती हैं, "पीडीएमएस पॉलिमर का मिश्रण खोजने के बाद, जिसके परिणामस्वरूप तापमान की एक विस्तृत श्रृंखला में बेहतर डंपिंग प्रदर्शन के साथ रबर जैसा पॉलिमर बनता है, अगली सबसे बड़ी कठिनाई वांछित मोटाई में रबर जैसी परत बनाने की थी।"

क्योंकि उत्प्रेरक जोड़ने के बाद पॉलिमर तेजी से प्रतिक्रिया करते हैं, इसलिए उन्हें ग्लास या सिलिकॉन डिस्क पर समाधान लागू करने के लिए एक विशेष प्रक्रिया विकसित करनी पड़ी।उन्होंने परतों की मोटाई जांचने में भी काफी समय बिताया।ऐसा करने के लिए, उसे लैमिनेट के क्रॉस-सेक्शन तैयार करने थे और एक स्कैनिंग इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोप के तहत उनकी जांच करनी थी।वह याद करती हैं, ''यह बेहद समय लेने वाला था।''

शोधकर्ताओं के अनुसार, लैमिनेट का उपयोग कई अनुप्रयोगों में किया जा सकता है - खिड़की के शीशे और मशीन हाउसिंग से लेकर कार के हिस्सों तक।इसे एयरोस्पेस और सेंसर प्रौद्योगिकी में अनुप्रयोग मिल सकता है, जहां उन्नत डंपिंग सामग्री की बहुत अधिक मांग है।शोधकर्ताओं ने जोर देकर कहा, "डैम्पिंग सामग्रियों का वैश्विक बाजार बहुत बड़ा है।"

लैमिनेट का एक और फायदा है: उपयोग किया जाने वाला पॉलिमर तापमान-प्रतिरोधी है और अपने भिगोने के गुणों में किसी भी बदलाव के बिना तापमान की एक विस्तृत श्रृंखला का सामना कर सकता है।पॉलिमर केवल कांच जैसा हो जाता है और -125°C के तापमान से नीचे अपनी भिगोने की क्षमता खो देता है।

अंततः, ऐसा लैमिनेट टिकाऊ भी होगा और संसाधनों का संरक्षण भी करेगा।ग्लास और सिलिकॉन को आसानी से रिसाइकल किया जा सकता है।जब पिघल जाता है, तो थोड़ी मात्रा मेंपॉलीमरमें विघटित हो जाएगाकाँचऔर पुनर्चक्रण प्रक्रिया को प्रभावित नहीं करेगा।

कैसरी का मानना ​​है कि प्रौद्योगिकी आसानी से मापनीय है।"सही मशीनों वाले निर्माता कई वर्ग मीटर के आयामों वाले पैनलों में भी लेमिनेट का उत्पादन कर सकते हैं। विनिर्माण प्रक्रिया उतनी जटिल नहीं है।"

अधिक जानकारी:इओना च.त्सिमौरी एट अल, सबमाइक्रोन विस्कोलेस्टिक इंटरलेयर और कठोरता और डंपिंग के अपरंपरागत संयोजन के साथ हल्के सिलिकॉन और ग्लास कंपोजिट,कंपोजिट भाग बी: इंजीनियरिंग(2024)।DOI: 10.1016/j.compositesb.2024.111717