উচ্চ-বিশুদ্ধতা গ্রাফাইট: আর কোনো প্যাকেজিং নেই। এটা সত্যিই কাজ করে!

উচ্চ-শিল্পে একটি চাওয়া-পছন্দের কারণে, উচ্চ-বিশুদ্ধতা গ্রাফাইটের শক্তিকে অবমূল্যায়ন করা যায় না। এর চমৎকার স্ব-তৈলাক্তকরণ বৈশিষ্ট্য, উচ্চ শক্তি, ভাল বৈদ্যুতিক পরিবাহিতা, অ্যাসিড এবং ক্ষার প্রতিরোধ, জারা প্রতিরোধ, উচ্চ তাপমাত্রা প্রতিরোধ, ক্ষুদ্র প্রসারণ সহগ, চমৎকার রাসায়নিক স্থিতিশীলতা, উচ্চ সিলিং কর্মক্ষমতা, এবং অভিন্ন এবং ঘন কাঠামোর সাথে, এটি দৃঢ়ভাবে নিজেদেরকে শিল্পে প্রতিষ্ঠিত করে যেমন একটি জাতীয় রাসায়নিক, বৈদ্যুতিক শক্তি, বৈদ্যুতিক শক্তি এবং জাতীয় শক্তি। প্রকৌশল অধিকন্তু, তৃতীয়-প্রজন্মের সেমিকন্ডাক্টর, পারমাণবিক শিল্প এবং ফটোভোলটাইক্সের মতো উদীয়মান ক্ষেত্রে এটি একটি মূল অবস্থান ধারণ করে এবং প্রযুক্তিগত উন্নয়নে এটি একটি "মূল অংশ" হিসাবে বিবেচিত হতে পারে।

কাঁচামাল এবং প্রস্তুতির পদ্ধতির উপর ভিত্তি করে উচ্চ-বিশুদ্ধতা গ্রাফাইটকে প্রাকৃতিক উচ্চ-বিশুদ্ধতা গ্রাফাইট এবং কৃত্রিম উচ্চ-বিশুদ্ধতা গ্রাফাইটে শ্রেণীবদ্ধ করা যেতে পারে। উচ্চ-বিশুদ্ধ প্রাকৃতিক গ্রাফাইট তার চমৎকার বৈদ্যুতিক পরিবাহিতা এবং তাপ স্থানান্তর বৈশিষ্ট্যের কারণে বিভিন্ন ক্ষেত্রে ব্যাপকভাবে ব্যবহৃত হয়, যেমন অবাধ্য উপকরণ, মরিচা প্রতিরোধী আবরণ, কার্বন ইলেক্ট্রোড, জেনারেটর, লুব্রিকেন্ট এবং পারমাণবিক শিল্পে প্রতিরক্ষামূলক উপকরণ। অন্যদিকে, কৃত্রিম উচ্চ-বিশুদ্ধতা গ্রাফাইট প্রয়োগ করা হয় প্রাক-বেকড অ্যানোড, বিশেষ গ্রাফাইট এবং পারমাণবিক শিল্পে এর অভিন্ন রূপবিদ্যা এবং কণার আকার বন্টনের কারণে।

প্রাকৃতিক গ্রাফাইট থেকে উচ্চ-বিশুদ্ধতা গ্রাফাইট উৎপাদনে প্রায়শই প্রথমে গ্রাফাইট আকরিককে শুদ্ধ করার জন্য প্রথমে ফ্লোটেশন পদ্ধতি ব্যবহার করা হয়, তারপরে ক্ষার-অ্যাসিড পদ্ধতি বা হাইড্রোজেন ফ্লোরাইড পদ্ধতি ব্যবহার করে ফ্লোটেশন ঘনত্বকে আরও বিশুদ্ধ করা হয় এবং অবশেষে উচ্চ-বিশুদ্ধতা বা উচ্চতর গ্রাফাইট পদ্ধতির মাধ্যমে উচ্চতর গ্রাফাইট পণ্য{3} পাওয়া যায়। উচ্চ-তাপমাত্রা ক্লোরিনেশন পদ্ধতি। যাইহোক, কৃত্রিম উচ্চ-বিশুদ্ধতা গ্রাফাইট সাধারণত প্রাপ্ত করা হয় প্রাথমিকভাবে কাঁচামাল প্রক্রিয়াকরণ করে এবং তারপরে গ্রাফিটাইজেশন এবং বিশুদ্ধকরণের জন্য একটি বিশেষভাবে ডিজাইন করা উচ্চ-তাপমাত্রার প্রতিক্রিয়া চুল্লিতে স্থাপন করে। প্রধান প্রক্রিয়া হল পেট্রোলিয়াম কোক এবং অ্যাসফল্ট কোককে গ্রাফিটাইজ করার জন্য চুল্লির অত্যন্ত উচ্চ তাপমাত্রা ব্যবহার করা এবং অমেধ্যগুলির সাথে প্রতিক্রিয়া করার জন্য হ্যালোজেন গ্যাসগুলি প্রবর্তন করা, যার ফলে তারা বাষ্পীভূত এবং উদ্বায়ী হয়ে ওঠে, যার ফলে উচ্চ-বিশুদ্ধতা গ্রাফাইট পাওয়া যায়।

উচ্চ-বিশুদ্ধতার প্রাকৃতিক গ্রাফাইট বা উচ্চ-বিশুদ্ধতার কৃত্রিম গ্রাফাইটের উৎপাদনই হোক না কেন, কাঁচামালের গুণমানের ওপর কঠোর প্রয়োজনীয়তা আরোপ করা হয়। প্রাকৃতিক গ্রাফাইট থেকে উচ্চ-বিশুদ্ধতা গ্রাফাইটের প্রয়োজনীয়তা অর্জন করতে, শুধুমাত্র উচ্চ-তাপমাত্রা পদ্ধতিই উৎপাদনের চাহিদা মেটাতে পারে। যাইহোক, উচ্চ-তাপমাত্রার পদ্ধতিতে উচ্চ শক্তি খরচ এবং যন্ত্রপাতির জন্য উচ্চ প্রয়োজনীয়তা রয়েছে, তাই এর কাঁচামালের গুণমানের জন্যও কিছু প্রয়োজনীয়তা রয়েছে। সাধারণত, এটি বিশুদ্ধকরণের জন্য অন্যান্য পরিশোধন পদ্ধতির মাধ্যমে প্রাপ্ত 99% বিশুদ্ধতা সহ গ্রাফাইট পণ্য ব্যবহার করে, শেষ পর্যন্ত 99.99% উচ্চ{10}}বিশুদ্ধতা গ্রাফাইটের প্রয়োজনে পৌঁছায়। কৃত্রিম উচ্চ-বিশুদ্ধতা গ্রাফাইটের জন্য, উচ্চ-মানের পেট্রোলিয়াম কোক এবং অ্যাসফল্ট কোক প্রায়ই উৎপাদনের জন্য নির্বাচন করা হয়। পেট্রোলিয়াম কোকের ছাই উপাদান 0.5% এর কম হওয়া উচিত এবং সাধারণত কম-সালফার পেট্রোলিয়াম কোক উৎপাদনের জন্য ব্যবহার করা হয়। অতএব, পেট্রোলিয়াম কোকের সালফারের পরিমাণ 0.5% এর নিচে।

কাঁচামাল হিসাবে উচ্চ-বিশুদ্ধতার গ্রাফাইট ব্যবহার করা শিল্পগুলি প্রধানত উচ্চ-প্রযুক্তি ক্ষেত্রে যেমন সেমিকন্ডাক্টর উপাদান, ফটোভোলটাইক্স, গ্রাফিন এবং পারমাণবিক গ্রাফাইটের উপর ফোকাস করে।

তৃতীয়-প্রজন্মের অর্ধপরিবাহী উপকরণ

  সেমিকন্ডাক্টর শিল্পে, গ্রাফাইট পণ্যগুলি উচ্চ-তাপমাত্রার তাপ চিকিত্সা সরঞ্জাম যেমন ক্রিস্টাল গ্রোথ ফার্নেস, কার্বনাইজেশন ফার্নেস এবং গ্রাফিটাইজেশন ফার্নেসগুলিতে ব্যাপকভাবে ব্যবহৃত হয়। তৃতীয়-প্রজন্মের সেমিকন্ডাক্টর সিলিকন কার্বাইডে ব্যবহৃত উচ্চ-বিশুদ্ধ গ্রাফাইট পণ্যগুলির মধ্যে রয়েছে ক্রিস্টাল বৃদ্ধির জন্য গ্রাফাইট ক্রুসিবল, গ্রাফাইট হিটার এবং গ্রাফাইট পাউডার, ইত্যাদি। এই পণ্যগুলির বিশুদ্ধতা সিলিকন কার্বাইড স্ফটিকগুলির গুণমানে একটি নির্ধারক ভূমিকা পালন করে।

বর্তমানে, বেশিরভাগ উদ্যোগ সিলিকন কার্বাইড একক স্ফটিক উত্পাদন করার সময় শারীরিক বাষ্প পরিবহন পদ্ধতি ব্যবহার করে। এই পদ্ধতিতে, সিলিকন কার্বাইড পাউডার গ্রাফাইট ক্রুসিবলের নীচে স্থাপন করা হয়, এবং সিলিকন কার্বাইড বীজ ক্রিস্টাল গ্রাফাইট ক্রুসিবলের শীর্ষে স্থাপন করা হয়। তারপর, গ্রাফাইট ক্রুসিবল উত্তপ্ত হয় যতক্ষণ না সিলিকন কার্বাইড তার পরমানন্দ তাপমাত্রায় পৌঁছায়। পরবর্তীকালে, সিলিকন কার্বাইড পাউডার ধীরে ধীরে গ্যাসীয় পদার্থ যেমন Si বাষ্প, Si2C এবং SiC2 তে পচে যায়। এই পদার্থগুলি ধীরে ধীরে অক্ষীয় তাপমাত্রা গ্রেডিয়েন্টের অধীনে ক্রুসিবলের শীর্ষে উত্কৃষ্ট হবে এবং ক্রুসিবলের শীর্ষে SiC বীজ স্ফটিকের পৃষ্ঠে ঘনীভূত হবে, যার ফলে সিলিকন কার্বাইড একক স্ফটিক প্রাপ্ত হবে।

পারমাণবিক গ্রাফাইট

   পারমাণবিক-গ্রেড উচ্চ-বিশুদ্ধতা গ্রাফাইট পারমাণবিক শক্তি প্রকৌশলে একটি বহুল ব্যবহৃত উপাদান। নিউক্লিয়ার-গ্রেডের গ্রাফাইট উপাদানগুলি এর মূল অংশে প্রয়োগ করা হয়

উচ্চ-তাপমাত্রার গ্যাস-ঠান্ডা চুল্লি, যেমন টিউব, জ্বালানি উপাদান, এবং সহায়ক উপাদান।

পারমাণবিক-গ্রেডের গ্রাফাইট অবশ্যই উচ্চ-বিশুদ্ধতার গ্রাফাইট হতে হবে। উচ্চ-বিশুদ্ধতা গ্রাফাইট প্রধানত সমষ্টি, বাইন্ডার এবং গর্ভধারণকারী এজেন্ট নিয়ে গঠিত। সমষ্টিতে প্রধানত সুই-আকৃতির পেট্রোলিয়াম কোক এবং অ্যাসফল্ট কোক থাকে। পারমাণবিক-গ্রেড উচ্চ-বিশুদ্ধতা গ্রাফাইটের ট্রেস উপাদান নিয়ন্ত্রণের জন্য অপেক্ষাকৃত কঠোর প্রয়োজনীয়তা রয়েছে। একটি বায়ুরোধী অবস্থার অধীনে, এটি দীর্ঘ-মেয়াদী উচ্চ{11}}তাপমাত্রার ক্যালসিনেশনের মধ্য দিয়ে বিশুদ্ধকরণ, অমেধ্য অপসারণ এবং হ্যালোজেন এবং নিম্ন-গলানোর-বিন্দু ধাতুর মতো ট্রেস উপাদানগুলির বিষয়বস্তু হ্রাস করে৷ পারমাণবিক-গ্রেড উচ্চ-বিশুদ্ধতা গ্রাফাইটের কার্বনাইজেশন মোল্ডিং আইসোস্ট্যাটিক প্রেসিং প্রক্রিয়া গ্রহণ করে। উপাদানটি একটি ইলাস্টিক বডি ছাঁচে স্থাপন করা হয়, শক্তভাবে সিল করা হয় এবং তারপরে ভ্যাকুয়াম পরিবেশ বজায় রাখার জন্য বায়ু সরানো হয়। ছাঁচটি আইসোস্ট্যাটিক হাইড্রোলিক সিলিন্ডারে স্থাপন করা হয় এবং আইসোট্রপিক তরল ছাঁচের উপর একই চাপ প্রয়োগ করে, চাপটি কার্বন উপাদানে প্রেরণ করে, যার ফলে কাঁচামাল ঘন হয়ে যায়।

ফটোভোলটাইক ক্ষেত্র

ফটোভোলটাইক শিল্পে, বিশেষ করে সৌর কোষের জন্য ইলেক্ট্রোড উপাদান হিসাবে, গ্রাফাইটের ব্যাপক প্রয়োগ রয়েছে। এর চমৎকার পরিবাহিতা এবং রাসায়নিক স্থিতিশীলতা এটিকে সৌর কোষের ইলেক্ট্রোড তৈরির জন্য একটি আদর্শ উপাদান করে তোলে। তাছাড়া, সিলিকন সিঙ্গেল ক্রিস্টাল গ্রোথ ফার্নেস হল সিলিকন সিঙ্গেল ক্রিস্টাল ম্যাটেরিয়াল তৈরির প্রধান সরঞ্জাম। একক ক্রিস্টাল ফার্নেসের হিটিং সিস্টেমে প্রধানত উচ্চ-বিশুদ্ধ গ্রাফাইট হিটার, কোয়ার্টজ ক্রুসিবল, গ্রাফাইট ক্রুসিবল, এবং নিরোধক উপকরণ ইত্যাদি অন্তর্ভুক্ত থাকে। গ্রাফাইট হিটারে সরাসরি কারেন্ট বিদ্যুৎ প্রয়োগ করে, পলিক্রিস্টালাইন সিলিকন কাঁচামাল গলানোর জন্য একটি তাপ উৎস প্রদান করা হয়। বিদ্যুত সরবরাহের ভোল্টেজ বা কারেন্টের মাধ্যমে হিটারের শক্তি সামঞ্জস্য করা যেতে পারে। হিটার দ্বারা নির্গত তাপ নিরোধক সিস্টেম দ্বারা উত্তাপিত হয়, যা সিলিকন একক স্ফটিকের বৃদ্ধির জন্য উপযুক্ত তাপীয় ক্ষেত্রের পরিবেশ তৈরি করতে পারে।

গ্রাফিন

গ্রাফিন বর্তমানে বিশ্বের সবচেয়ে পাতলা ন্যানোমেটেরিয়াল, যা উচ্চ রাসায়নিক স্থিতিশীলতা এবং তাপীয় স্থিতিশীলতার পাশাপাশি চমৎকার যান্ত্রিক এবং বৈদ্যুতিক বৈশিষ্ট্যের বৈশিষ্ট্যযুক্ত। এটা বিস্তৃত আবেদন সম্ভাবনা আছে. গ্রাফিন তৈরির প্রধান কাঁচামাল হল উচ্চ-বিশুদ্ধতা গ্রাফাইট।

অন্যরা

    আরও চ্যালেঞ্জিং এরোস্পেস ক্ষেত্রে, উচ্চ-বিশুদ্ধতা গ্রাফাইট এখনও ব্যতিক্রমীভাবে ভাল কাজ করে। এটি রকেট ইঞ্জিনের টেলের অগ্রভাগের গলা লাইনার, পারমাণবিক চুল্লির নিউট্রন মডারেটর, ক্ষেপণাস্ত্রের তাপ নিরোধক এবং তাপ-প্রতিরোধী উপকরণ, এমনকি কৃত্রিম উপগ্রহে রেডিও সংযোগ এবং পরিবাহী কাঠামোগত উপকরণগুলিতে ব্যবহৃত হয় সবই উচ্চ-বিশুদ্ধতার গ্রাফাইটের উপস্থিতি।