সিলিকন কার্বাইড ন্যানোম্যাটরিয়ালস

সিলিকন কার্বাইড ন্যানোম্যাটরিয়ালস

সিলিকন কার্বাইড ন্যানোম্যাটরিয়ালস (সিক ন্যানোম্যাটরিয়ালস) সমন্বিত উপকরণগুলি উল্লেখ করুনসিলিকন কার্বাইড (sic)ন্যানোমিটার স্কেলে কমপক্ষে একটি মাত্রা (সাধারণত 1-100nm হিসাবে সংজ্ঞায়িত) ত্রি-মাত্রিক স্থানে। সিলিকন কার্বাইড ন্যানোম্যাটরিয়ালগুলি তাদের কাঠামো অনুসারে শূন্য-মাত্রিক, এক-মাত্রিক, দ্বি-মাত্রিক এবং ত্রিমাত্রিক কাঠামোতে শ্রেণিবদ্ধ করা যেতে পারে।

শূন্য-মাত্রিক ন্যানোস্ট্রাকচারএমন কাঠামো যাদের সমস্ত মাত্রা ন্যানোমিটার স্কেলে রয়েছে, মূলত সলিড ন্যানোক্রাইস্টালস, ফাঁকা ন্যানোস্ফিয়ারস, ফাঁকা ন্যানোকেজস এবং কোর-শেল ন্যানোস্ফিয়ারস সহ।

এক-মাত্রিক ন্যানোস্ট্রাকচারকাঠামোগুলি দেখুন যেখানে দুটি মাত্রা ত্রি-মাত্রিক স্থানে ন্যানোমিটার স্কেলে সীমাবদ্ধ। এই কাঠামোর ন্যানোয়ারস (সলিড সেন্টার), ন্যানোটুবস (ফাঁকা কেন্দ্র), ন্যানোবেল্টস বা ন্যানোবেল্টস (সরু আয়তক্ষেত্রাকার ক্রস-বিভাগ) এবং ন্যানোপ্রিজম (প্রিজম-আকৃতির ক্রস-বিভাগ) সহ অনেকগুলি রূপ রয়েছে। মেসোস্কোপিক পদার্থবিজ্ঞান এবং ন্যানোস্কেল ডিভাইস উত্পাদনতে এর অনন্য অ্যাপ্লিকেশনগুলির কারণে এই কাঠামোটি নিবিড় গবেষণার কেন্দ্রবিন্দুতে পরিণত হয়েছে। উদাহরণস্বরূপ, এক-মাত্রিক ন্যানোস্ট্রাকচারের ক্যারিয়ারগুলি কেবল কাঠামোর এক দিকের (যেমন, ন্যানোয়ার বা ন্যানোট ्यूब ের অনুদৈর্ঘ্য দিক) প্রচার করতে পারে এবং ন্যানোইলেক্ট্রনিক্সে আন্তঃসংযোগ এবং কী ডিভাইস হিসাবে ব্যবহার করা যেতে পারে।

দ্বি-মাত্রিক ন্যানোস্ট্রাকচার, যার মধ্যে ন্যানোস্কেলে কেবল একটি মাত্রা রয়েছে, সাধারণত তাদের স্তর বিমানের জন্য লম্ব, যেমন ন্যানোশিটস, ন্যানোশিটস, ন্যানোশিটস এবং ন্যানোস্ফিয়ারস সম্প্রতি তাদের বৃদ্ধির প্রক্রিয়াটির প্রাথমিক বোঝার জন্যই নয়, হালকা ইমিটার, সেন্সর, সেন্সর, সোলার সেলস, সোলার সেল, সোলার সেল, সলার সেল, সেন্সর, সেন্সর, সেন্সর, সেন্সর, সেন্সর, সেন্সর, সেন্সর, সেন্সর, সেন্সর, সেন্সর, সেন্সর,

ত্রি-মাত্রিক ন্যানোস্ট্রাকচারসাধারণত জটিল ন্যানোস্ট্রাকচার বলা হয়, যা শূন্য-মাত্রিক, এক-মাত্রিক এবং দ্বি-মাত্রিক (যেমন একক স্ফটিক জংশন দ্বারা সংযুক্ত ন্যানোয়ারস বা ন্যানোরোডস) এবং তাদের সামগ্রিক জ্যামিতিক মাত্রাগুলি ন্যানোমিটার বা মাইক্রোমিটারের স্কেলে রয়েছে। ইউনিট ভলিউম প্রতি উচ্চ পৃষ্ঠের অঞ্চল সহ এই জাতীয় জটিল ন্যানোস্ট্রাকচারগুলি অনেকগুলি সুবিধা সরবরাহ করে, যেমন দক্ষ আলো শোষণের জন্য দীর্ঘ অপটিক্যাল পাথ, দ্রুত আন্তঃফেসিয়াল চার্জ ট্রান্সফার এবং টিউনেবল চার্জ পরিবহন ক্ষমতা। এই সুবিধাগুলি ভবিষ্যতের শক্তি রূপান্তর এবং স্টোরেজ অ্যাপ্লিকেশনগুলিতে নকশাকে অগ্রসর করতে ত্রি-মাত্রিক ন্যানোস্ট্রাকচারগুলিকে সক্ষম করে। 0 ডি থেকে 3 ডি স্ট্রাকচার পর্যন্ত বিভিন্ন ধরণের ন্যানোম্যাটরিয়ালগুলি অধ্যয়ন করা হয়েছে এবং ধীরে ধীরে শিল্প এবং দৈনন্দিন জীবনে প্রবর্তিত হয়েছে।

এসআইসি ন্যানোম্যাটরিয়ালগুলির সংশ্লেষণ পদ্ধতি

জিরো-ডাইমেনশনাল উপকরণগুলি হট গলিত পদ্ধতি, বৈদ্যুতিন রাসায়নিক এচিং পদ্ধতি, লেজার পাইরোলাইসিস পদ্ধতি ইত্যাদি দ্বারা সংশ্লেষিত হতে পারেসিক সলিডন্যানোক্রাইস্টালগুলি কয়েকটি ন্যানোমিটার থেকে কয়েক দশক ন্যানোমিটার পর্যন্ত, তবে সাধারণত সিউডো-গোলাকার হয়, যেমন চিত্র 1-এ দেখানো হয়েছে।

চিত্র 1 বিভিন্ন পদ্ধতি দ্বারা প্রস্তুত β- সিক ন্যানোক্রাইস্টালগুলির টিএম চিত্রগুলি

(ক) সলভোথার্মাল সংশ্লেষণ [34]; (খ) বৈদ্যুতিন রাসায়নিক এচিং পদ্ধতি [35]; (গ) তাপ প্রক্রিয়াকরণ [48]; (d) লেজার পাইরোলাইসিস [49]

দাসগ এট আল। চিত্র 2-এ দেখানো হয়েছে, এসআইও 2, এমজি এবং সি পাউডারগুলির মধ্যে শক্ত-রাষ্ট্রীয় ডাবল পচন প্রতিক্রিয়া দ্বারা নিয়ন্ত্রণযোগ্য আকার এবং পরিষ্কার কাঠামো সহ সংশ্লেষিত গোলাকার β- সিক ন্যানোক্রাইস্টালগুলি [55]।

চিত্র 2 বিভিন্ন ব্যাসের সাথে গোলাকার সিক ন্যানোক্রাইস্টালগুলির ফেসেম চিত্রগুলি [55]

(ক) 51.3 ± 5.5 এনএম; (খ) 92.8 ± 6.6 এনএম; (গ) 278.3 ± 8.2 এনএম

এসআইসি ন্যানোয়ারগুলি বাড়ানোর জন্য বাষ্প ফেজ পদ্ধতি। গ্যাস ফেজ সংশ্লেষণ সিক ন্যানোয়ার গঠনের জন্য সর্বাধিক পরিপক্ক পদ্ধতি। একটি সাধারণ প্রক্রিয়াতে, চূড়ান্ত পণ্য গঠনের জন্য চুল্লি হিসাবে ব্যবহৃত বাষ্পের পদার্থগুলি বাষ্পীভবন, রাসায়নিক হ্রাস এবং বায়বীয় প্রতিক্রিয়া (উচ্চ তাপমাত্রার প্রয়োজন) দ্বারা উত্পাদিত হয়। যদিও উচ্চ তাপমাত্রা অতিরিক্ত শক্তি খরচ বাড়ায়, এই পদ্ধতিতে উত্থিত এসআইসি ন্যানোয়ারগুলিতে সাধারণত উচ্চ স্ফটিক অখণ্ডতা, পরিষ্কার ন্যানোয়ারস/ন্যানোরোডস, ন্যানোপ্রিজমস, ন্যানোনেডলস, ন্যানোটুবস, ন্যানোবেল্টস, ন্যানোকেবলস ইত্যাদি থাকে, যেমন চিত্র 3 -তে দেখানো হয়েছে।

চিত্র 3 এক-মাত্রিক এসআইসি ন্যানোস্ট্রাকচারের সাধারণ রূপচর্চা 

(ক) কার্বন ফাইবারগুলিতে ন্যানোয়ার অ্যারে; (খ) নি-সি বলগুলিতে আল্ট্রালং ন্যানোয়ারস; (গ) ন্যানোয়ার্স; (d) ন্যানোপ্রিজম; (ঙ) ন্যানোব্যাম্বু; (চ) ন্যানোনেডলস; (ছ) ন্যানোবোনস; (জ) ন্যানোচাইনস; (i) ন্যানোটুবস

এসআইসি ন্যানোয়ার প্রস্তুতির জন্য সমাধান পদ্ধতি। সমাধান পদ্ধতিটি এসআইসি ন্যানোয়ার প্রস্তুত করতে ব্যবহৃত হয়, যা প্রতিক্রিয়া তাপমাত্রা হ্রাস করে। পদ্ধতিতে তুলনামূলকভাবে হালকা তাপমাত্রায় স্বতঃস্ফূর্ত রাসায়নিক হ্রাস বা অন্যান্য প্রতিক্রিয়াগুলির মাধ্যমে সমাধান পর্বের পূর্ববর্তীকে স্ফটিককরণ অন্তর্ভুক্ত করা যেতে পারে। সমাধান পদ্ধতির প্রতিনিধি হিসাবে, সলভোথার্মাল সংশ্লেষণ এবং হাইড্রোথার্মাল সংশ্লেষণ সাধারণত কম তাপমাত্রায় এসআইসি ন্যানোয়ারগুলি পেতে ব্যবহৃত হয়।

দ্বি-মাত্রিক ন্যানোমেটরিয়ালগুলি সলভোথার্মাল পদ্ধতি, পালস লেজার, কার্বন তাপ হ্রাস, যান্ত্রিক এক্সফোলিয়েশন এবং মাইক্রোওয়েভ প্লাজমা বর্ধিত দ্বারা প্রস্তুত করা যেতে পারেসিভিডি। হো এট আল। চিত্র 4-তে দেখানো হিসাবে একটি ন্যানোয়ার ফুলের আকারে একটি 3 ডি সিক ন্যানোস্ট্রাকচার উপলব্ধি করেছে। এসইএম চিত্রটি দেখায় যে ফুলের মতো কাঠামোর ব্যাস 1-2 মিমি এবং দৈর্ঘ্য 3-5 মিমি রয়েছে।

চিত্র 4 একটি ত্রি-মাত্রিক সিক ন্যানোয়ার ফুলের SEM চিত্র

এসআইসি ন্যানোম্যাটরিয়ালস পারফরম্যান্স

এসআইসি ন্যানোম্যাটরিয়ালগুলি দুর্দান্ত পারফরম্যান্স সহ একটি উন্নত সিরামিক উপাদান, যা ভাল শারীরিক, রাসায়নিক, বৈদ্যুতিক এবং অন্যান্য বৈশিষ্ট্য রয়েছে।

✔ শারীরিক বৈশিষ্ট্য

উচ্চ কঠোরতা: ন্যানো-সিলিকন কার্বাইডের মাইক্রোহার্ডনেস কোরুন্ডাম এবং হীরার মধ্যে রয়েছে এবং এর যান্ত্রিক শক্তি করুন্ডামের চেয়ে বেশি। এটিতে উচ্চ পরিধানের প্রতিরোধ এবং ভাল স্ব-লুব্রিকেশন রয়েছে।

উচ্চ তাপীয় পরিবাহিতা: ন্যানো-সিলিকন কার্বাইডের দুর্দান্ত তাপ পরিবাহিতা রয়েছে এবং এটি একটি দুর্দান্ত তাপ পরিবাহী উপাদান।

নিম্ন তাপীয় প্রসারণ সহগ: এটি ন্যানো-সিলিকন কার্বাইডকে উচ্চ তাপমাত্রার অবস্থার অধীনে একটি স্থিতিশীল আকার এবং আকার বজায় রাখতে দেয়।

উচ্চ নির্দিষ্ট পৃষ্ঠতল অঞ্চল: ন্যানোম্যাটরিয়ালগুলির অন্যতম বৈশিষ্ট্য, এটি এর পৃষ্ঠের ক্রিয়াকলাপ এবং প্রতিক্রিয়া কর্মক্ষমতা উন্নত করার পক্ষে উপযুক্ত।

✔ রাসায়নিক বৈশিষ্ট্য

রাসায়নিক স্থিতিশীলতা: ন্যানো-সিলিকন কার্বাইডের স্থিতিশীল রাসায়নিক বৈশিষ্ট্য রয়েছে এবং বিভিন্ন পরিবেশের অধীনে এর কার্যকারিতা অপরিবর্তিত বজায় রাখতে পারে।

অ্যান্টিঅক্সিডেশন: এটি উচ্চ তাপমাত্রায় জারণ প্রতিরোধ করতে পারে এবং দুর্দান্ত উচ্চ তাপমাত্রা প্রতিরোধের প্রদর্শন করে।

✔বৈদ্যুতিক বৈশিষ্ট্য

উচ্চ ব্যান্ডগ্যাপ: উচ্চ ব্যান্ডগ্যাপ এটিকে উচ্চ-ফ্রিকোয়েন্সি, উচ্চ-শক্তি এবং নিম্ন-শক্তি বৈদ্যুতিন ডিভাইসগুলি তৈরির জন্য একটি আদর্শ উপাদান করে তোলে।

উচ্চ বৈদ্যুতিন স্যাচুরেশন গতিশীলতা: এটি ইলেক্ট্রনগুলির দ্রুত সংক্রমণের পক্ষে উপযুক্ত।

✔অন্যান্য বৈশিষ্ট্য

শক্তিশালী বিকিরণ প্রতিরোধের: এটি একটি বিকিরণ পরিবেশে স্থিতিশীল কর্মক্ষমতা বজায় রাখতে পারে।

ভাল যান্ত্রিক বৈশিষ্ট্য: এটিতে উচ্চ ইলাস্টিক মডুলাসের মতো দুর্দান্ত যান্ত্রিক বৈশিষ্ট্য রয়েছে।

এসআইসি ন্যানোম্যাটরিয়ালস প্রয়োগ

ইলেকট্রনিক্স এবং অর্ধপরিবাহী ডিভাইস: এর দুর্দান্ত বৈদ্যুতিন বৈশিষ্ট্য এবং উচ্চ-তাপমাত্রার স্থায়িত্বের কারণে, ন্যানো-সিলিকন কার্বাইড উচ্চ-শক্তি বৈদ্যুতিন উপাদান, উচ্চ-ফ্রিকোয়েন্সি ডিভাইস, অপটোলেক্ট্রনিক উপাদান এবং অন্যান্য ক্ষেত্রগুলিতে ব্যাপকভাবে ব্যবহৃত হয়। একই সময়ে, এটি সেমিকন্ডাক্টর ডিভাইসগুলি তৈরির জন্য আদর্শ উপকরণগুলির মধ্যে একটি।

অপটিক্যাল অ্যাপ্লিকেশন: ন্যানো-সিলিকন কার্বাইডের একটি বিস্তৃত ব্যান্ডগ্যাপ এবং দুর্দান্ত অপটিক্যাল বৈশিষ্ট্য রয়েছে এবং এটি উচ্চ-পারফরম্যান্স লেজার, এলইডি, ফটোভোলটাইক ডিভাইস ইত্যাদি উত্পাদন করতে ব্যবহার করা যেতে পারে etc.

যান্ত্রিক অংশ: এর উচ্চ কঠোরতা এবং পরিধানের প্রতিরোধের সুযোগ নিয়ে ন্যানো-সিলিকন কার্বাইডের যান্ত্রিক অংশগুলি তৈরিতে যেমন উচ্চ-গতি কাটার সরঞ্জাম, বিয়ারিংস, যান্ত্রিক সীল ইত্যাদির বিস্তৃত অ্যাপ্লিকেশন রয়েছে যা অংশগুলির পরিধানের প্রতিরোধের এবং পরিষেবা জীবনকে ব্যাপকভাবে উন্নত করতে পারে।

ন্যানোকম্পোসাইট উপকরণ: ন্যানো-সিলিকন কার্বাইডকে অন্যান্য উপকরণগুলির সাথে একত্রিত করা যেতে পারে যান্ত্রিক বৈশিষ্ট্য, তাপ পরিবাহিতা এবং উপাদানের জারা প্রতিরোধের উন্নতি করতে ন্যানোকম্পোসাইটগুলি তৈরি করে। এই ন্যানো কমপোজাইট উপাদানটি মহাকাশ, স্বয়ংচালিত শিল্প, শক্তি ক্ষেত্র ইত্যাদিতে ব্যাপকভাবে ব্যবহৃত হয়

উচ্চ তাপমাত্রা কাঠামোগত উপকরণ: ন্যানোসিলিকন কার্বাইডদুর্দান্ত উচ্চ তাপমাত্রার স্থায়িত্ব এবং জারা প্রতিরোধের দুর্দান্ত রয়েছে এবং এটি চরম উচ্চ তাপমাত্রার পরিবেশে ব্যবহার করা যেতে পারে। অতএব, এটি মহাকাশ, পেট্রোকেমিক্যাল, ধাতুবিদ্যা এবং অন্যান্য ক্ষেত্রগুলিতে যেমন উচ্চ তাপমাত্রার কাঠামোগত উপাদান হিসাবে ব্যবহৃত হয়, যেমন উত্পাদনউচ্চ তাপমাত্রার চুল্লি, চুল্লি টিউব, চুল্লি রেখাগুলি ইত্যাদি

অন্যান্য অ্যাপ্লিকেশন: ন্যানো সিলিকন কার্বাইড হাইড্রোজেন স্টোরেজ, ফোটোক্যাটালাইসিস এবং সেন্সিংয়েও ব্যবহৃত হয়, বিস্তৃত প্রয়োগের সম্ভাবনা দেখায়।