सरमेट

सेरमेट सिरेमिक और धातु सामग्री से बना एक मिश्रित पदार्थ है।

एक सेरमेट दोनों सिरेमिक के आकर्षक गुणों को संयोजित कर सकता है, जैसे कि उच्च तापमान प्रतिरोध और दृढ़ता, और एक धातु, जैसे कि प्लास्टिक विरूपण से गुजरने की क्षमता, धातु का उपयोग ऑक्साइड, बोराइड या कार्बाइड के लिए बाइंडर के रूप में किया जाता है। सामान्यतः उपयोग किए जाने वाले धातु तत्व निकल, मोलिब्डेनम और कोबाल्ट होते हैं। सामग्री की भौतिक संरचना के आधार पर, सेरमेट धातु मैट्रिक्स संयोजन भी हो सकते हैं, लेकिन आम तौर पर मात्रा से 20% धातु कम होती है।

सेरमेट का उपयोग प्रतिरोधों (विशेषकर पोटेंशियोमीटर), संधारित्र और अन्य इलेक्ट्रॉनिक घटकों के निर्माण में किया जाता है जो उच्च तापमान का अनुभव कर सकते हैं।

अधिकतम घिसाव और संक्षारण गुणों के कारण आरी और अन्य ब्रेज़्ड उपकरणों में टंगस्टन कार्बाइड के बजाय सेरमेट का उपयोग किया जाता है। टाइटेनियम नाइट्राइड (TiN), टाइटेनियम कार्बोनिट्राइड (TiCN), टाइटेनियम कार्बाइड (TiC) और इसी तरह टंगस्टन कार्बाइड की तरह ब्रेज़्ड किया जा सकता है यदि ठीक से तैयार किया गया हो, हालांकि उन्हें घिसाव के दौरान विशेष संचालन की आवश्यकता होती है।

अधिकतम चरणों की रचनाएँ, एल्यूमीनियम या टाइटेनियम मिश्र धातुओं के साथ टर्नरी कार्बाइड या नाइट्राइड के एक अग्रणी वर्ग का अध्ययन 2006 से किया गया है क्योंकि उच्च मूल्य वाली सामग्री कठोरता और संपीड़ित शक्ति के साथ-साथ सिरेमिक के अनुकूल गुणों का प्रदर्शन करती है। नमनीयता और संकुचन दृढ़ता आमतौर पर धातुओं से जुड़ी होती है. एल्यूमीनियम-मैक्स चरण कंपोजिट सहित ऐसी सेरमेट सामग्री, में मोटर वाहन और एयरोस्पेस अनुप्रयोगों में संभवतः संभावित अनुप्रयोग हैं।

कुछ प्रकार के सेरमेट को अंतरिक्ष यान परिरक्षण के रूप में उपयोग करने के लिए भी माना जा रहा है क्योंकि वे माइक्रोमेटोरोइड्स और कक्षीय मलबे के उच्च वेग प्रभावों का विरोध करते हैं जैसे कि अधिक पारंपरिक अंतरिक्ष यान सामग्री की तुलना में अधिक प्रभावी ढंग से एल्यूमीनियम और अन्य धातु हैं।

इतिहास
द्वितीय विश्व युद्ध के बाद, उच्च तापमान और उच्च तनाव-प्रतिरोधी सामग्री विकसित करने की आवश्यकता स्पष्ट हो गई. युद्ध के दौरान, जर्मन वैज्ञानिकों ने मिश्र धातुओं के विकल्प के रूप में ऑक्साइड बेस सेरमेट विकसित किया। उन्होंने नए जेट इंजनों के उच्च तापमान वाले वर्गों के साथ-साथ उच्च तापमान वाले टरबाइन ब्लेड के लिए इसका उपयोग देखा. आज सिरेमिक को नियमित रूप से जेट इंजन के दहन भाग में लागू किया जाता है क्योंकि यह एक गर्मी प्रतिरोधी कक्ष प्रदान करता है. सिरेमिक टरबाइन ब्लेड भी विकसित किए गए हैं. ये ब्लेड स्टील की तुलना में हल्के होते हैं और ब्लेड संयोजन के अधिक त्वरण के लिए उपयोग किए जाते हैं।

संयुक्त राज्य वायु सेना ने सामग्री प्रौद्योगिकी में क्षमता देखी और अमेरिका में विभिन्न अनुसंधान कार्यक्रमों के लिए प्रमुख प्रायोजकों में से एक बन गया। शोध करने वाले पहले विश्वविद्यालयों में से कुछ ओहियो स्टेट यूनिवर्सिटी, इलिनोइस विश्वविद्यालय और रटगर्स विश्वविद्यालय थे।

शब्द सेरमेट वास्तव में संयुक्त राज्य वायु सेना द्वारा निर्मित किया गया था, यह विचार कि वे दो सामग्रियों, एक धातु और एक सिरेमिक का संयोजन हैं। धातुओं के मूल भौतिक गुणों में नमनीयता, उच्च शक्ति और उच्च तापीय चालकता सम्मिलित है। सिरेमिक में एक उच्च गलनांक, रासायनिक स्थिरता और विशेष रूप से ऑक्सीकरण प्रतिरोध जैसे बुनियादी भौतिक गुण होते हैं।

सिरेमिक भाग के लिए पहले सिरेमिक धातु सामग्री में मैग्नीशियम ऑक्साइड (MgO), बेरिलियम ऑक्साइड (BeO) और एल्यूमीनियम ऑक्साइड (Al2O3) का उपयोग किया गया। उच्च तनाव विच्छेद की प्रबलता पर प्रभाव लगभग 980 ° C था। ओहियो स्टेट यूनिवर्सिटी 1200 °C के आसपास उच्च तनाव विच्छेदन क्षमता के साथ Al2O3 आधारित सेरमेट विकसित करने वाला एकमात्र था। केनामेटल, एक धातु-काम करने वाली और उपकरण कंपनी है जो लैट्रोब, पीए, यूएसए में स्थित है, 19 मेगापस्कल्स (2,800 पीएसआई) और 100 घंटे के तनाव विच्छेदन की क्षमता के साथ 980 °C पर पहला टाइटेनियम कार्बाइड सेरमेट विकसित किया था। जेट इंजन इस तापमान पर संचालित होते हैं और घटकों के लिए इन सामग्रियों का उपयोग करने पर अधिक शोध किया गया था।

इन सिरेमिक धातु यौगिकों के निर्माण में गुणवत्ता नियंत्रण को मानकीकृत करना कठिन था। उत्पादन को लघु खण्डों में रखा जाना था और इन खण्डों के भीतर, गुण बहुत भिन्न थे। सामग्री की विफलता आमतौर पर प्रसंस्करण के दौरान सामान्य रूप से न्यूक्लियेटेड दोषों का परिणाम थी।

1950 के दशक में प्रचलित तकनीक जेट इंजनों के लिए एक सीमा तक सीमित हो गई, जहां थोड़ा और सुधार किया जा सकता था। इसके बाद, इंजन निर्माता सिरेमिक धातु इंजन विकसित करने के लिए अनिर्दिष्ट थे। 1960 के दशक में नए सिरे से रुचि पैदा हुई जब सिलिकॉन नाइट्राइड और सिलिकॉन कार्बाइड को अधिक निकटता से देखा गया। दोनों सामग्रियों में बेहतर थर्मल शॉक प्रतिरोध, उच्च शक्ति और मध्यम तापीय चालकता थी।

सिरेमिक से धातु के जोड़ और सील
सिरेमिक-टू-मेटल संयुक्त अनुप्रयोगों में पहली बार Cermets का बड़े पैमाने पर उपयोग किया गया था। वैक्यूम ट्यूबों का निर्माण पहली महत्वपूर्ण प्रणालियों में से एक था, जिसमें इलेक्ट्रॉनिक्स उद्योग ऐसे मुहरों को नियोजित और विकसित कर रहा था। जर्मन वैज्ञानिकों ने माना कि बेहतर प्रदर्शन और विश्वसनीयता के साथ वैक्यूम ट्यूबों को कांच के लिए सिरेमिक को प्रतिस्थापित करके उत्पादित किया जा सकता है। उच्च तापमान पर सिरेमिक ट्यूबों को उखाड़ फेंका जा सकता है। उच्च तापमान सील के कारण, सिरेमिक ट्यूब ग्लास ट्यूबों की तुलना में उच्च तापमान का सामना करती हैं। सिरेमिक ट्यूब भी यांत्रिक रूप से मजबूत होती हैं और ग्लास ट्यूब की तुलना में थर्मल शॉक के प्रति कम संवेदनशील होती हैं। आज, cermet वैक्यूम ट्यूब कोटिंग्स सौर गर्म पानी प्रणालियों के लिए महत्वपूर्ण साबित हुई हैं।

सिरेमिक-टू-मेटल यांत्रिक मुहर  का भी उपयोग किया गया है। परंपरागत रूप से उनका उपयोग ईंधन कोशिकाओं और अन्य उपकरणों में किया जाता है जो रासायनिक, परमाणु या तापीय ऊर्जा को बिजली में परिवर्तित करते हैं। संक्षारक तरल-धातु वाष्प में संचालित करने के लिए डिज़ाइन किए गए टरबाइन चालित जनरेटर के विद्युत वर्गों को अलग करने के लिए सिरेमिक-टू-मेटल सील की आवश्यकता होती है।

जैव चीनी मिट्टी
बायोसिरेमिक्स बायोमेडिकल सामग्री में एक व्यापक भूमिका निभाते हैं। इन सामग्रियों के विकास और निर्माण तकनीकों की विविधता ने उन अनुप्रयोगों को व्यापक बना दिया है जिनका उपयोग मानव शरीर में किया जा सकता है। वे धातु के प्रत्यारोपण पर पतली परतों के रूप में हो सकते हैं, एक बहुलक घटक के साथ कंपोजिट, या यहां तक ​​​​कि झरझरा नेटवर्क भी हो सकते हैं। ये सामग्रियां कई कारणों से मानव शरीर के भीतर अच्छी तरह से काम करती हैं। वे निष्क्रिय हैं, और क्योंकि वे पुन: अवशोषित और सक्रिय हैं, सामग्री शरीर में अपरिवर्तित रह सकती है। वे भंग भी कर सकते हैं और सक्रिय रूप से शारीरिक प्रक्रियाओं में भाग ले सकते हैं, उदाहरण के लिए, जब हाइड्रॉक्सिलपैटाइट, रासायनिक रूप से हड्डी की संरचना के समान सामग्री, एकीकृत हो सकती है और हड्डी को बढ़ने में मदद कर सकती है। बायोसेरामिक्स के लिए उपयोग की जाने वाली सामान्य सामग्रियों में एल्यूमिना, ज़िरकोनिया, कैल्शियम फॉस्फेट, ग्लास सिरेमिक और पायरोलाइटिक कार्बन शामिल हैं।

बायोकेरामिक्स का एक महत्वपूर्ण उपयोग हिप रिप्लेसमेंट सर्जरी में है। प्रतिस्थापन हिप जोड़ों के लिए उपयोग की जाने वाली सामग्री आमतौर पर टाइटेनियम जैसी धातु होती थी, हिप सॉकेट आमतौर पर प्लास्टिक के साथ रेखांकित होती थी। बहु-अक्षीय गेंद कठोर धातु की गेंद थी लेकिन अंततः इसे लंबे समय तक चलने वाली सिरेमिक गेंद से बदल दिया गया। इसने कृत्रिम हिप सॉकेट के प्लास्टिक अस्तर के विरुद्ध धातु की दीवार से जुड़े खुरदुरेपन को कम किया। सिरेमिक इम्प्लांट्स के उपयोग ने हिप रिप्लेसमेंट भागों के जीवन को बढ़ाया। दंत सरमेट का उपयोग दंत चिकित्सा में भरने और कृत्रिम अंग के लिए सामग्री के रूप में भी किया जाता है।

परिवहन
ब्रेक और क्लच के लिए घर्षण सामग्री के रूप में धातु के हिस्सों के संयोजन के साथ सिरेमिक भागों का उपयोग किया गया है।

विद्युत हीटर
जूल हीटिंग में Cermets हीटिंग तत्वों के रूप में उपयोग किया जाता है। एक निर्माण तकनीक एक स्याही के रूप में तैयार की गई सीरमेट सामग्री से शुरू होती है, फिर इसे एक सब्सट्रेट पर प्रिंट करती है और इसे गर्मी से ठीक करती है। यह तकनीक हीटिंग तत्वों के जटिल आकार के निर्माण की अनुमति देती है। सरमेट ताप तत्वों के अनुप्रयोगों के उदाहरणों में थर्मोस्टैट हीटर, बोतल नसबंदी के लिए ऊष्मा स्रोत, कॉफी कैफ़े वार्मर, ओवन नियंत्रण के लिए हीटर और लेजर प्रिंटर फ्यूज़र हीटर शामिल हैं।

अन्य अनुप्रयोग
संयुक्त राज्य सेना और  ब्रिटिश सेना  ने सेरमेट के विकास में व्यापक शोध किया है। इनमें सैनिकों के लिए हल्के सिरेमिक प्रोजेक्टाइल-प्रूफ कवच और चोभम कवच का विकास शामिल है।

काटने के उपकरण (मशीनिंग) पर मशीनिंग में भी Cermets का उपयोग किया जाता है।

मछली पकड़ने की छड़ के लिए उच्च गुणवत्ता वाली लाइन गाइड में रिंग सामग्री के रूप में भी Cermets का उपयोग किया जाता है।

परमाणु कचरे के भंडारण में इसके लाभों के लिए घटिया विखंडनीय सामग्री (जैसे यूरेनियम, प्लूटोनियम) और सोडालाइट का शोध किया गया है। परमाणु रिएक्टरों के लिए ईंधन के रूप में उपयोग के लिए इसी तरह के कंपोजिट का भी शोध किया गया है और परमाणु थर्मल रॉकेट।

नैनोस्ट्रक्चर्ड सेरमेट के रूप में, इस सामग्री का उपयोग ऑप्टिकल क्षेत्र में किया जाता है, जैसे कि सौर अवशोषक / चयनात्मक सतह। कणों के आकार (~5 एनएम) के लिए धन्यवाद, धातु के कणों पर सतह के प्लास्मॉन उत्पन्न होते हैं और गर्मी संचरण को सक्षम करते हैं।

विलासिता के कारणों के लिए, कभी-कभी शुद्ध ऊनी कपड़ा- LeCoultre की डीप सी क्रोनोग्रफ़ विंटेज सेरमेट घड़ी सहित कुछ घड़ियों के लिए सरमेट केस सामग्री के रूप में पाया जाता है। इसका उपयोग (नवंबर 2019) प्रमुख गोताखोर Seiko Prospex LX Line Limited Edition घड़ी के बेज़ेल पर भी किया गया था।

यह भी देखें

 * ग्लिडकॉप
 * परमाणु ईंधन
 * परमाणु ईंधन चक्र

बाहरी संबंध

 * A Review of Fifty Years of Space Nuclear Fuel Development Programs (broken)