টাইটানিয়াম একটি ভাল অন্তরক

উপকরণ বিজ্ঞানের অনুসন্ধানে, ধাতু এবং ইনসুলেটরগুলির মধ্যে সীমানা প্রায়শই তাদের বিশেষ বৈশিষ্ট্যের কারণে ঝাপসা হয়ে যায়। টাইটানিয়াম, শিল্প মূল্য এবং রহস্য উভয়ই ধাতব হিসাবে, প্রায়শই ভুলভাবে তার অনন্য পৃষ্ঠের অক্সাইড ফিল্মের বৈশিষ্ট্যের কারণে অন্তরক বলে মনে করা হয়। যাইহোক, এর শারীরিক মর্মের গভীর বিশ্লেষণের পরে, আমরা দেখতে পাব যে টাইটানিয়ামের পরিবাহিতা স্বজ্ঞাত জ্ঞানের চেয়ে অনেক জটিল এবং এর "নিরোধক" মায়া ধাতু এবং অক্সাইডের দ্বৈত বৈশিষ্ট্যগুলি লুকিয়ে রাখে।

টাইটানিয়ামের বাল্ক পরিবাহিতা: ধাতুগুলির "পরিবাহী জিন"

যদিও টাইটানিয়ামের পরিবাহিতা তামা এবং অ্যালুমিনিয়ামের মতো traditional তিহ্যবাহী কন্ডাক্টরের মতো ভাল নয়, এটি এখনও ধাতব বিভাগের অন্তর্গত। খাঁটি টাইটানিয়ামের প্রতিরোধ ক্ষমতা প্রায় 0.42 মাইক্রো-ওহম · মিটার, যা তামার মাত্র 3.1%, তবে জাল কাঠামোর ফ্রি ইলেক্ট্রনগুলি এখনও একটি পরিবাহী চ্যানেল গঠন করতে পারে। উদাহরণস্বরূপ, সেমিকন্ডাক্টর ডিভাইসগুলিতে, টাইটানিয়াম প্রায়শই একটি বৈদ্যুতিন উপাদান হিসাবে ব্যবহৃত হয় এবং এর পরিবাহিতা মাইক্রো-বর্তমান সংক্রমণের প্রয়োজনীয়তা মেটাতে যথেষ্ট। তবে, টাইটানিয়াম অ্যালো (যেমন টিসি 4) অভ্যন্তরীণ শস্যের সীমানা এবং ছিদ্রগুলির মতো ত্রুটির কারণে বৈদ্যুতিন ছড়িয়ে ছিটিয়ে রয়েছে এবং প্রতিরোধ ক্ষমতাটি 1.5-2.5 মাইক্রো-ওহম · এম এ বেড়ে যায় এবং পরিবাহিতা আরও হ্রাস পায়, তবে এটি এখনও অন্তরকটির স্ট্যান্ডার্ডে পৌঁছায় না।

খাঁটি টাইটানিয়ামেরও সুপারকন্ডাক্টিং বৈশিষ্ট্য রয়েছে এবং এর সুপার কন্ডাক্টিং সমালোচনামূলক তাপমাত্রা 0.38-0.4 কে, যার অর্থ পরম শূন্যের কাছাকাছি একটি অত্যন্ত নিম্ন তাপমাত্রার পরিবেশে খাঁটি টাইটানিয়াম একটি শূন্য প্রতিরোধের অবস্থা উপস্থাপন করবে, যা পরোক্ষভাবে তার প্রকৃতিটিকে ধাতব কন্ডাক্টর হিসাবে নিশ্চিত করে।

 

সারফেস অক্সাইড ফিল্ম: প্রাকৃতিক অন্তরক স্তরটির গঠন প্রক্রিয়া

টাইটানিয়ামের "অন্তরক" মায়া টাইটানিয়াম অক্সাইড (টিও) ফিল্ম থেকে আসে যা স্বতঃস্ফূর্তভাবে এর পৃষ্ঠের উপরে গঠন করে। এই পাতলা ফিল্ম, যা কেবল 2-10 ন্যানোমিটার পুরু, এর নিম্নলিখিত বৈশিষ্ট্যগুলি রয়েছে:

রাসায়নিক স্থিতিশীলতা

ঘরের তাপমাত্রায়, টাইটানিয়াম অক্সিজেনের সাথে প্রতিক্রিয়া জানায় আরও ক্ষয় রোধে ঘন অক্সাইড ফিল্ম তৈরি করে। উদাহরণস্বরূপ, ঘন টাইটানিয়াম 500 ডিগ্রির নীচে বাতাসে স্থিতিশীল এবং অক্সাইড ফিল্মের বেধ ক্রমবর্ধমান তাপমাত্রার সাথে বৃদ্ধি পায়। উদাহরণস্বরূপ, 700 ডিগ্রীতে, অক্সাইড ফিল্মের বেধ 0.025 মাইক্রন পৌঁছতে পারে। এই স্থিতিশীলতা টাইটানিয়ামকে অনেক কঠোর পরিবেশে নিজস্ব কর্মক্ষমতা বজায় রাখতে দেয় এবং জারণ দ্বারা সহজেই ক্ষতিগ্রস্থ হয় না।

বৈদ্যুতিন নিরোধক

টাইটানিয়াম অক্সাইড একটি প্রশস্ত ব্যান্ডগ্যাপ সেমিকন্ডাক্টর যা প্রায় 3.0 - 3.2 ev এর ব্যান্ডগ্যাপ প্রস্থ সহ। এটি ঘরের তাপমাত্রায় প্রায় কোনও বিনামূল্যে ইলেক্ট্রন নেই এবং এটি অন্তরক হিসাবে বিবেচনা করা যেতে পারে। এর প্রতিরোধ ক্ষমতা 10⁰ ওহম · মিটার বা তার বেশি, ধাতব দেহের চেয়ে অনেক বেশি। এই সম্পত্তিটি টাইটানিয়াম অক্সাইড ফিল্মটিকে কার্যকরভাবে ইলেক্ট্রনগুলির সঞ্চালন প্রতিরোধ করতে এবং টাইটানিয়াম পৃষ্ঠের উপর অন্তরক সুরক্ষার একটি স্তর তৈরি করতে সক্ষম করে।

স্ব-মেরামত ক্ষমতা

এমনকি অক্সাইড ফিল্মটি স্ক্র্যাচ করা হলেও, টাইটানিয়াম দ্রুত বাতাসে পুনরায় অক্সিডাইজ করবে এবং এর অন্তরক বৈশিষ্ট্যগুলি পুনরুদ্ধার করবে। এই সম্পত্তিটি মেডিকেল ইমপ্লান্টগুলিতে (যেমন কৃত্রিম জয়েন্টগুলি) দুর্দান্ত করে তোলে। এটি কেবল কিছু প্রয়োজনীয় বৈদ্যুতিক ক্রিয়াকলাপ সম্পাদন করতে শরীরের পরিবাহিতা ব্যবহার করতে পারে না, তবে ধাতব আয়ন ক্ষতি থেকে মানব টিস্যু রক্ষা করতে পৃষ্ঠের অক্সাইড ফিল্মের মাধ্যমে শরীরের তরল জারাও বিচ্ছিন্ন করে দেয়।

উদাহরণস্বরূপ, টাইটানিয়াম সার্জিকাল ইনস্ট্রুমেন্টস ইলেক্ট্রোগুলেশন এবং হেমোস্টেসিসের জন্য শরীরের পরিবাহিতা ব্যবহার করে, যখন পৃষ্ঠের অক্সাইড ফিল্ম রক্তের ক্ষয়কে বাধা দেয় এবং যন্ত্রের পরিষেবা জীবনকে দীর্ঘায়িত করে। জল তড়িৎ বিশ্লেষণ ডিভাইসে, টাইটানিয়াম ইলেক্ট্রোড লেপ টাইটানিয়াম অক্সাইড স্তরটি জারা থেকে টাইটানিয়াম স্তরকে রক্ষা করতে ব্যবহার করে, যখন আয়নগুলি দিয়ে যাওয়ার অনুমতি দেয়, বৈদ্যুতিন বিশ্লেষণ প্রক্রিয়াটির মসৃণ অগ্রগতি নিশ্চিত করে।

 

নিরোধক পরিস্থিতিতে টাইটানিয়ামের ব্যবহারিক প্রয়োগ: ভুল বোঝাবুঝি থেকে বৈজ্ঞানিক ব্যবহার পর্যন্ত

যদিও টাইটানিয়াম নিজেই পরিবাহী, তবে এর পৃষ্ঠের অক্সাইড ফিল্মের অন্তরক সম্পত্তি এটিকে "অপ্রত্যক্ষভাবে" নির্দিষ্ট ক্ষেত্রগুলিতে অন্তরক উপাদান হিসাবে ব্যবহৃত করে তোলে।

উচ্চ তাপমাত্রা নিরোধক

1000 ডিগ্রির উপরে পরিবেশে, টাইটানিয়াম অ্যালোয়ের অক্সাইড ফিল্মের বেধ শত শত মাইক্রন পৌঁছতে পারে, একটি কার্যকর অন্তরক স্তর তৈরি করে। উদাহরণস্বরূপ, একটি টাইটানিয়াম উচ্চ-তাপমাত্রার চুল্লির হিটিং উপাদানটি শর্ট সার্কিটগুলি রোধ করতে এবং উচ্চ-তাপমাত্রার চুল্লিগুলির নিরাপদ অপারেশন নিশ্চিত করতে একটি অক্সাইড ফিল্ম দ্বারা স্রোত থেকে বিচ্ছিন্ন করা দরকার।

বায়োমেডিকাল ইনসুলেশন

টাইটানিয়াম ইমপ্লান্টগুলির অক্সাইড ফিল্ম (যেমন ডেন্টাল ইমপ্লান্ট) হাড়ের কোষগুলিকে সংযুক্ত করার অনুমতি দেওয়ার সময় ধাতব আয়নগুলির মুক্তি বাধা দেয়। এর নিরোধকটি আশেপাশের টিস্যুগুলিতে মাইক্রোক্রেন্টের উদ্দীপনা এড়িয়ে চলে, অ্যালার্জির ঝুঁকি হ্রাস করে এবং ইমপ্লান্টের বায়োম্পপ্লিবিলিটি এবং স্থায়িত্বকে উন্নত করে।

বৈদ্যুতিন প্যাকেজিং

মাইক্রো ইলেক্ট্রনিক্সের ক্ষেত্রে, টাইটানিয়াম ফয়েল প্যাকেজিং উপকরণগুলির জন্য একটি রূপান্তর স্তর হিসাবে ব্যবহৃত হয়। এর অক্সাইড ফিল্মটি বিভিন্ন ধাতবগুলির মধ্যে গ্যালভ্যানিক জারা প্রতিরোধ করে, যখন তাপীয় প্রসারণ সহগের সাথে মেলে, বৈদ্যুতিন উপাদানগুলি ক্ষতি থেকে রক্ষা করে এবং বৈদ্যুতিন পণ্যগুলির নির্ভরযোগ্যতা এবং পরিষেবা জীবন উন্নত করে।

খাঁটি টাইটানিয়ামের প্রতিরোধ ক্ষমতা প্রায় 10 থেকে নেতিবাচক 7 তম শক্তি ওহম · এম থেকে, যা একটি ধাতব কন্ডাক্টর; টাইটানিয়াম অক্সাইডের প্রতিরোধ ক্ষমতা প্রায় 10 থেকে 10 তম শক্তি ওহম · এম, যা একটি অন্তরক; এবং তামাটির প্রতিরোধ ক্ষমতা প্রায় 1.7 × 10⁻⁸ ওহম · এম, যা একটি ভাল কন্ডাক্টর। এই ডেটাগুলির তুলনা করে আমরা টাইটানিয়াম বডি এবং অক্সাইড ফিল্মের মধ্যে পরিবাহিতাটির বিশাল পার্থক্যটি আরও স্পষ্টভাবে দেখতে পাচ্ছি।

 

টাইটানিয়াম traditional তিহ্যবাহী অর্থে কোনও অন্তরক নয়, তবে এর পৃষ্ঠের অক্সাইড ফিল্ম এটিকে একটি অনন্য "অন্তরক ফাংশন" দেয়। এই বৈপরীত্য হ'ল উপকরণ বিজ্ঞানের কবজ: পৃষ্ঠের চিকিত্সা নিয়ন্ত্রণ করে (যেমন অ্যানোডাইজিং), টাইটানিয়ামের অক্সাইড ফিল্মের বেধ ন্যানোমিটার থেকে মাইক্রোমিটারগুলিতে সামঞ্জস্য করা যেতে পারে, কন্ডাক্টর থেকে অন্তরক পর্যন্ত অবিচ্ছিন্ন রূপান্তর অর্জন করে।