সাম্প্রতিক বছরগুলিতে, বিশ্বব্যাপী নতুন উপাদানের উন্নয়ন ত্বরান্বিত হয়েছে। পদার্থ গবেষণা চরম অবস্থা এবং উচ্চতর কর্মক্ষমতার দিকে এগিয়ে চলেছে। উদীয়মান উপকরণগুলির মধ্যে, অতি সূক্ষ্ম পাউডারগুলি উল্লেখযোগ্য মনোযোগ আকর্ষণ করেছে।.
অতি সূক্ষ্ম গুঁড়ো সম্পর্কে বর্তমান গবেষণা মূলত চারটি দিকের উপর দৃষ্টি নিবদ্ধ করে: প্রস্তুতি পদ্ধতি, মাইক্রোস্ট্রাকচার, ম্যাক্রোস্কোপিক বৈশিষ্ট্য এবং প্রয়োগ। এর মধ্যে, প্রস্তুতি প্রযুক্তি হল সবচেয়ে গুরুত্বপূর্ণ বিষয়।.
অতি সূক্ষ্ম গুঁড়ো তৈরির অনেক পদ্ধতি রয়েছে। পদার্থের অবস্থার উপর ভিত্তি করে, এগুলিকে কঠিন-পর্যায় পদ্ধতি, তরল-পর্যায় পদ্ধতি এবং গ্যাস-পর্যায় পদ্ধতিতে শ্রেণীবদ্ধ করা যেতে পারে। এই নিবন্ধটি প্রধান অতি সূক্ষ্ম গুঁড়ো প্রস্তুতি কৌশল এবং সাম্প্রতিক অগ্রগতি।.
সলিড-ফেজ পদ্ধতি
সলিড-ফেজ প্রক্রিয়াকরণ একটি ঐতিহ্যবাহী পাউডার উৎপাদন পদ্ধতি। এতে কম খরচ, বড় আউটপুট এবং সহজ প্রক্রিয়া রয়েছে। উচ্চ-শক্তির বিকাশের সাথে সাথে বল মিলিং এবং সম্মিলিত জেট গ্রাইন্ডিং এবং শ্রেণীবিভাগ, this method is still widely used in applications where ultra-high purity and strict particle size control are not required. Solid-phase methods are mainly used for producing ultrafine powders of brittle materials.
যান্ত্রিক গ্রাইন্ডিং
যান্ত্রিকভাবে পিষে ফেলার ফলে যান্ত্রিক বল প্রয়োগের মাধ্যমে কণার আকার হ্রাস পায়। চাপের মুখে কঠিন পদার্থ বিকৃত হয় এবং ভেঙে যায়, যার ফলে সূক্ষ্ম কণা তৈরি হয়।.
প্রধান গ্রাইন্ডিং প্রক্রিয়াগুলির মধ্যে রয়েছে: সংকোচন, শিয়ার, প্রভাব এবং ঘর্ষণ।.
গ্রাইন্ডিং সীমা একাধিক বিষয়ের উপর নির্ভর করে, যেমন:
- উপাদান বৈশিষ্ট্য
- প্রয়োগকৃত যান্ত্রিক চাপ
- নাকাল পদ্ধতি
- প্রক্রিয়া শর্তাবলী
- নাকাল পরিবেশ
সাধারণ গ্রাইন্ডিং সরঞ্জামগুলির মধ্যে রয়েছে: জেট মিল, বল মিল, স্টেরড মিল, এয়ারফ্লো মিল এবং কলয়েড মিল.
আল্ট্রাফাইন গ্রাইন্ডিং সরঞ্জামের সাধারণ অপারেটিং রেঞ্জ
| সরঞ্জামের ধরণ | ফিড সাইজ (মিমি) | পণ্যের আকার (μm) | প্রযোজ্য কঠোরতা | গ্রাইন্ডিং মোড |
|---|---|---|---|---|
| উচ্চ গতির প্রভাব কল | < 8 | ৩–৭৪ | মাঝারি / নরম | শুষ্ক |
| জেট মিল | < 2 | ১-৩০ | মাঝারি / নরম | শুষ্ক |
| ভাইব্রেশন মিল | < 6 | ১–৭৪ | শক্ত / মাঝারি / নরম | শুকনো / ভেজা |
| নাড়াচাড়া করা মিল | < ১ | ১–৭৪ | শক্ত / মাঝারি / নরম | শুকনো / ভেজা |
| বল কল | < ১০ | ১-১০০ | শক্ত / মাঝারি / নরম | শুকনো / ভেজা |
| কলয়েড মিল | < ০.২ | ১-২০ | মাঝারি / নরম | ভেজা |
সুবিধাদি:
- বৃহৎ উৎপাদন ক্ষমতা
- কম খরচে
- সহজ প্রক্রিয়া
- Mechanical–chemical activation improves powder reactivity
অসুবিধা:
- নিম্ন বিশুদ্ধতা
- সীমিত সূক্ষ্মতা
- দুর্বল কণা আকৃতি নিয়ন্ত্রণ
This method is suitable for large-scale industrial production, such as mineral deep processing.
অতিস্বনক পাল্পারাইজেশন
অতিস্বনক গুঁড়োকরণ কঠিন কণা ভাঙতে উচ্চ-ফ্রিকোয়েন্সি কম্পন ব্যবহার করে। উপাদানটি সাধারণত তরল মাধ্যমে, সাধারণত জলে ছড়িয়ে পড়ে।.
একটি অতিস্বনক জেনারেটর তরলে শক্তি স্থানান্তর করে। যখন কণার ভিতরে সঞ্চিত শক্তি তাদের বন্ধন শক্তির চেয়ে বেশি হয়, তখন ফ্র্যাকচার ঘটে।.
অতিস্বনক গ্রাইন্ডিং শুধুমাত্র আলগা কাঠামোগত কণার জন্য কার্যকর। এটি মূলত তরল পদার্থে জমাটবদ্ধ অতি সূক্ষ্ম কণা ছড়িয়ে দেওয়ার জন্য ব্যবহৃত হয়। অতএব, এটি প্রায়শই একটি প্রকৃত গ্রাইন্ডিং পদ্ধতির পরিবর্তে একটি অতিস্বনক বিচ্ছুরণ ব্যবস্থা হিসাবে উল্লেখ করা হয়।.
তাপীয় পচন পদ্ধতি
এই পদ্ধতিতে কঠিন পূর্বসূরীদের তাপীয় পচনের মাধ্যমে নতুন কঠিন পর্যায় তৈরি হয়। সাধারণ পচন বিক্রিয়ায় কঠিন এবং বায়বীয় পর্যায় জড়িত। তাপীয় পচন সরঞ্জাম সহজ। প্রচলিত প্রতিরোধের উত্তাপ যথেষ্ট। প্রক্রিয়াটি নিয়ন্ত্রণ করা সহজ।.
তবে, এই পদ্ধতিটি সাধারণত অক্সাইড পাউডারের মধ্যেই সীমাবদ্ধ। ফলে উৎপন্ন কণাগুলি প্রায়শই মোটা বা ভারীভাবে জমাটবদ্ধ থাকে। অতি সূক্ষ্ম পাউডার পেতে সাধারণত অতিরিক্ত গ্রাইন্ডিংয়ের প্রয়োজন হয়।.
উচ্চ-তাপমাত্রার কঠিন-অবস্থার বিক্রিয়া
এই পদ্ধতিটি কাঁচামালের গঠন এবং অনুপাত ডিজাইনের মাধ্যমে শুরু হয়। সাধারণ বিক্রিয়কগুলির মধ্যে রয়েছে অক্সাইড, কার্বনেট এবং হাইড্রোক্সাইড। উপকরণগুলি সমানভাবে মিশ্রিত করা হয় এবং কম্প্যাক্টে চাপ দেওয়া হয়। তারপর উচ্চ তাপমাত্রায় ক্যালসিন করা হয় যাতে কাঙ্ক্ষিত পর্যায় তৈরি হয়। সিন্টারযুক্ত পণ্যটি অবশেষে লক্ষ্য কণার আকারে গ্রাউন্ড করা হয়। জটিল ইলেকট্রনিক সিরামিক পাউডারের জন্য এই পদ্ধতিটি ব্যাপকভাবে ব্যবহৃত হয়।.
মূল বিবেচনার মধ্যে রয়েছে:
- শুরুর উপকরণের পছন্দ প্রতিক্রিয়ার অবস্থা এবং পণ্যগুলিকে দৃঢ়ভাবে প্রভাবিত করে।.
- বিক্রিয়ার ক্রম চূড়ান্ত পাউডারের বৈশিষ্ট্যগুলিকে প্রভাবিত করে।.
সুবিধাদি:
- ব্যাপক উৎপাদনের জন্য উপযুক্ত
- তুলনামূলকভাবে কম খরচ
অসুবিধা:
- কণার আকার ০.৫-১ μm এর নিচে কমানো কঠিন।
- যান্ত্রিকভাবে নাকাল করলে অমেধ্যের সৃষ্টি হতে পারে
তরল-পর্যায় পদ্ধতি
তরল-পর্যায় পদ্ধতিগুলি নমনীয় প্রক্রিয়া, সহজ পরিচালনা এবং সুনির্দিষ্ট কণার আকার নিয়ন্ত্রণ প্রদান করে। এগুলি রচনা নিয়ন্ত্রণ এবং সহজে ডোপিং করার সুযোগ দেয়। মিশ্রণ আণবিক বা পারমাণবিক স্তরে ঘটতে পারে। ফলস্বরূপ পাউডারগুলি উচ্চ পৃষ্ঠের কার্যকলাপ প্রদর্শন করে। ধাতব অক্সাইড অতি-সূক্ষ্ম পাউডার উৎপাদনের জন্য এই পদ্ধতিগুলি পরীক্ষাগার এবং শিল্পে ব্যাপকভাবে ব্যবহৃত হয়।.
বৃষ্টিপাত পদ্ধতি
তরল-পর্যায় সংশ্লেষণের সবচেয়ে সাধারণ পদ্ধতিগুলির মধ্যে একটি হল বৃষ্টিপাত।.
দ্রবণীয় লবণ দ্রবণে বিক্রিয়া করে অদ্রবণীয় যৌগ তৈরি করে, যেমন:
- হাইড্রক্সাইড
- কার্বনেট
- সালফেটস
- অক্সালেটস
এরপর চূড়ান্ত পণ্যটি পেতে তাপ বা সরাসরি প্রক্রিয়াকরণের মাধ্যমে অবক্ষেপকে পচন করা হয়।.
প্রধান বৃষ্টিপাত কৌশলগুলির মধ্যে রয়েছে:
- সরাসরি বৃষ্টিপাত
- সহ-বৃষ্টিপাত
- সমজাতীয় বৃষ্টিপাত
- জটিল বৃষ্টিপাত
- জলবিশ্লেষণ বৃষ্টিপাত
সুবিধাদি:
- সহজ প্রতিক্রিয়া প্রক্রিয়া
- কম খরচে
- সহজ শিল্প স্কেলিং
- একক বা যৌগিক অক্সাইডের জন্য উপযুক্ত
অসুবিধা:
- কঠিন পরিস্রাবণ
- অমেধ্য হিসেবে অবশিষ্ট অবক্ষেপক এজেন্ট
- ধোয়ার সময় পণ্যের ক্ষতি
হাইড্রোথার্মাল পদ্ধতি
হাইড্রোথার্মাল পদ্ধতিটি উচ্চ তাপমাত্রা এবং উচ্চ চাপের অধীনে একটি সিল করা সিস্টেমে কাজ করে। বিক্রিয়াগুলি জল, জলীয় দ্রবণ বা বাষ্পে ঘটে।.
এই পদ্ধতিতে নিম্নলিখিত উপাদান দিয়ে পাউডার তৈরি করা হয়:
- ছোট কণার আকার
- উচ্চ বিশুদ্ধতা
- ভালো বিচ্ছুরণ
- সংকীর্ণ আকার বিতরণ
- নিয়ন্ত্রিত স্ফটিক গঠন
- ন্যূনতম সমষ্টি
এটি উচ্চ তাপমাত্রায় দেখা যাওয়া ফেজ ট্রান্সফর্মেশন, পচন, বা উদ্বায়ীকরণের সমস্যা এড়াতে পারে।.
সাধারণ জলবিদ্যুৎ কৌশলগুলির মধ্যে রয়েছে:
হাইড্রোলাইসিস জারণ, জলবিদ্যুৎ বৃষ্টিপাত, সংশ্লেষণ, ডিহাইড্রেশন, পচন, স্ফটিকীকরণ, অ্যানোডিক জারণ এবং আর্ক-অ্যাক্টিভ ইলেকট্রোড পদ্ধতি।.
এই পদ্ধতিটি শক্তিশালী উন্নয়ন সম্ভাবনা দেখায়।.
মাইক্রোইমালসন (বিপরীত মাইকেল) পদ্ধতি
মাইক্রোইমালসন হল তাপগতিগতভাবে স্থিতিশীল সিস্টেম যা গঠিত: জল, তেল, সার্ফ্যাক্ট্যান্ট এবং সহ-সারফ্যাক্ট্যান্ট। W/O মাইক্রোইমালসন মাইক্রো-রিঅ্যাক্টর হিসেবে কাজ করে। তারা ন্যানোস্কেলে কণার বৃদ্ধি সীমিত করে।.
যেহেতু বিক্রিয়াটি ক্ষুদ্র জলের নিউক্লিয়াসে ঘটে, তাই বিক্রিয়াজাত দ্রব্যের বৃদ্ধি জলের নিউক্লিয়াসের ব্যাসার্ধ দ্বারা সীমিত। অতএব, জলের নিউক্লিয়াসের আকার সরাসরি অতিসূক্ষ্ম পাউডার কণার আকার নির্ধারণ করে। বিভিন্ন সার্ফ্যাক্ট্যান্ট এবং সহ-সারফ্যাক্ট্যান্ট নির্বাচন করে, বিভিন্ন আকারের জলের নিউক্লিয়াস তৈরি হয়, যার ফলে বিভিন্ন কণা আকারের অতিসূক্ষ্ম পাউডার সংশ্লেষণ সম্ভব হয়।.
এই পদ্ধতিটি সংশ্লেষণের জন্য ব্যবহার করা হয়েছে: ন্যানো-Fe₂O₃, ন্যানো-Al(OH)₃, ন্যানো-CdS, এবং ন্যানো-Fe–B কম্পোজিট।.
সল-জেল পদ্ধতি
সল-জেল পদ্ধতি ধাতু-জৈব বা অজৈব পূর্বসূরীদের কঠিন পদার্থে রূপান্তরিত করে:
দ্রবণ → সল → জেল → তাপ চিকিত্সা।.
জেলেশন প্রক্রিয়ার উপর ভিত্তি করে, এতে অন্তর্ভুক্ত রয়েছে:
- কলয়েডাল সোল টাইপ
- অজৈব পলিমারের ধরণ
- জটিল প্রকার
এই পদ্ধতিটি উৎপন্ন করে:
- গোলাকার কণা
- সংকীর্ণ আকার বিতরণ
- ন্যূনতম সমষ্টি
- নিরাকার বা ন্যানোক্রিস্টালাইন অক্সাইড
এটি সিন্টারিং তাপমাত্রাও কমায় এবং ঘনীকরণের গতিবিদ্যাকে ত্বরান্বিত করে।.
দ্রাবক বাষ্পীভবন পদ্ধতি
এই পদ্ধতিতে দ্রবণ থেকে দ্রাবক অপসারণ করা হয়। অতিসম্পৃক্ততার ফলে দ্রাবক বৃষ্টিপাত হয়। অভিন্নতা বজায় রাখার জন্য, দ্রবণগুলিকে সূক্ষ্ম ফোঁটায় ছড়িয়ে দেওয়া হয়। স্প্রে কৌশলগুলি সাধারণত ব্যবহৃত হয়।.
প্রধান রূপগুলির মধ্যে রয়েছে:
- ফ্রিজে শুকানো
- স্প্রে শুকানো
- গরম কেরোসিন শুকানো
- স্প্রে পাইরোলাইসিস
স্প্রে পাইরোলাইসিস প্রক্রিয়া:
- দ্রাবক ফোঁটা পৃষ্ঠ থেকে বাষ্পীভূত হয়
- ফোঁটাগুলো আয়তনে সঙ্কুচিত হয়
- দ্রাবক কেন্দ্রের দিকে ছড়িয়ে পড়ে
- গ্যাসীয় পর্যায় থেকে ফোঁটায় তাপ স্থানান্তর
- তাপ কণার ভেতরে সঞ্চালিত হয়
সুবিধাদি:
- গোলাকার গুঁড়ো তৈরি করে
- ভালো প্রবাহযোগ্যতা
- জটিল অক্সাইডের জন্য উপযুক্ত
- উচ্চ বিশুদ্ধতা
অসুবিধা:
- শুধুমাত্র দ্রবণীয় লবণের ক্ষেত্রে প্রযোজ্য
গ্যাস-পর্যায় পদ্ধতি
গ্যাস-ফেজ পদ্ধতিগুলি সরাসরি গ্যাস পর্যায়ে অতিসূক্ষ্ম কণা তৈরি করে।.
তারা বিভক্ত:
- শারীরিক প্রক্রিয়া (বাষ্পীভবন–ঘনীভবন)
- রাসায়নিক প্রক্রিয়া (গ্যাস-পর্যায় বিক্রিয়া)
গরম করার পদ্ধতিগুলির মধ্যে রয়েছে:
প্রতিরোধ তাপীকরণ, শিখা সংশ্লেষণ, প্লাজমা এবং লেজার তাপীকরণ।.
মূল বৈশিষ্ট্য:
- উচ্চ বিশুদ্ধতা
- সংকীর্ণ কণা আকার বন্টন
- চমৎকার বিচ্ছুরণ
- খুব ছোট কণার আকার
নিম্নচাপ গ্যাসে বাষ্পীভবন-ঘনীভূতকরণ
যেকোনো কঠিন পদার্থ বাষ্পীভবন এবং ঘনীভবনের মাধ্যমে ন্যানো পার্টিকেল তৈরি করতে পারে।.
বিভিন্ন তাপ উৎস এবং বায়ুমণ্ডল বিভিন্ন প্রক্রিয়ার দিকে পরিচালিত করে।.
গরম করার পদ্ধতিগুলির মধ্যে রয়েছে:
রেজিস্ট্যান্স হিটিং, আর্ক ডিসচার্জ, প্লাজমা, ইন্ডাকশন হিটিং, লেজার হিটিং এবং ইলেকট্রন বিম হিটিং। প্লাজমা, ইন্ডাকশন এবং লেজার পদ্ধতিগুলি শিল্প প্রয়োগের জন্য বিশেষভাবে আশাব্যঞ্জক।.
রাসায়নিক বাষ্প জমা (CVD)
সিভিডিতে উদ্বায়ী ধাতব যৌগগুলি পূর্বসূরী হিসেবে ব্যবহার করা হয়। এই যৌগগুলি গ্যাস পর্যায়ে পচে যায় বা বিক্রিয়া করে ন্যানো পার্টিকেল তৈরি করে।.
এটি উচ্চ-গলনাঙ্কযুক্ত উপকরণের জন্য অত্যন্ত কার্যকর।.
গরম করার পদ্ধতির উপর ভিত্তি করে, CVD-তে অন্তর্ভুক্ত রয়েছে:
- তাপীয় সিভিডি
- প্লাজমা-উন্নত সিভিডি
- লেজার সিভিডি
সুবিধাদি:
- অত্যন্ত উচ্চ বিশুদ্ধতা
- সঠিক প্রক্রিয়া নিয়ন্ত্রণ
- পারমাণবিক-স্তরের ইন্টারফেস নিয়ন্ত্রণ
- নমনীয় গঠন এবং স্ফটিক গঠন
সিভিডি মাইক্রোইলেকট্রনিক্স, কার্যকরী আবরণ এবং অতি সূক্ষ্ম কণা সংশ্লেষণে ব্যাপকভাবে ব্যবহৃত হয়।.
স্পুটারিং পদ্ধতি
স্পুটারিং-এ, ইলেকট্রোডগুলির মধ্যে একটি উজ্জ্বল স্রাব উৎপন্ন হয়। আয়নগুলি লক্ষ্যবস্তুতে বোমাবর্ষণ করে, পরমাণুগুলিকে বের করে দেয়। স্পুটারিং পরমাণুগুলি শীতল এবং ঘনীভূত হয় বা অতি সূক্ষ্ম গুঁড়ো তৈরির জন্য প্রতিক্রিয়া দেখায়।.
এই পদ্ধতিটি তৈরি করতে পারে:
- উচ্চ-গলনাঙ্কের ধাতব গুঁড়ো
- যৌগিক গুঁড়ো
- যৌগিক গুঁড়ো
সুবিধাদি:
- সংকীর্ণ কণা আকার বন্টন
অসুবিধা:
- উৎপাদনশীলতা খুবই কম
অন্যান্য পদ্ধতির মধ্যে রয়েছে টেমপ্লেট সংশ্লেষণ, ধাতব বাষ্প সংশ্লেষণ এবং গ্যাস-পর্যায় ঘনীভবন।.
উপসংহার
অতি সূক্ষ্ম পাউডার তৈরির উপর গবেষণা দ্রুত বৃদ্ধি পাচ্ছে। নতুন প্রযুক্তি উদ্ভূত হচ্ছে, যখন ঐতিহ্যবাহী পদ্ধতিগুলি ক্রমাগত আপগ্রেড করা হচ্ছে। বাস্তবে, লক্ষ্য পাউডার প্রয়োজনীয়তার উপর ভিত্তি করে প্রক্রিয়াগুলি নির্বাচন বা একত্রিত করা হয়। উপাদান নির্বাচন এবং প্যারামিটার অপ্টিমাইজেশন পাউডারের কর্মক্ষমতা আরও উন্নত করে। উন্নত দেশগুলির তুলনায়, চীনের পাউডার উৎপাদন শিল্প এখনও চ্যালেঞ্জের মুখোমুখি। মূল সমস্যাগুলির মধ্যে রয়েছে জারণ, জমাটবদ্ধকরণ এবং আর্দ্রতা শোষণ। অতি সূক্ষ্ম পাউডারের বৃহৎ আকারের শিল্প উৎপাদন অর্জনের জন্য এই সমস্যাগুলি সমাধান করা অপরিহার্য।.
"পড়ার জন্য ধন্যবাদ। আশা করি আমার লেখাটি আপনার কাজে লাগবে। অনুগ্রহ করে নিচে একটি মন্তব্য করুন। আরও যেকোনো প্রশ্নের জন্য আপনি Zelda অনলাইন গ্রাহক প্রতিনিধির সাথেও যোগাযোগ করতে পারেন।"
— পোস্ট করেছেন এমিলি চেন