कैप्टन
Kapton एक polyimide फिल्म है जिसका उपयोग लचीले प्रिंटेड सर्किट (लचीला इलेक्ट्रॉनिक्स) और स्पेस ब्लैंकेट में किया जाता है, जो अंतरिक्ष यान, उपग्रहों और विभिन्न अंतरिक्ष उपकरणों पर उपयोग किया जाता है। 1960 के दशक में ड्यूपॉन्ट (1802-2017) द्वारा खोजा गया, केप्टन तापमान की एक विस्तृत श्रृंखला में स्थिर (अलगाव में) रहता है, से 4 to 673 K (−269 to +400 °C). Kapton का उपयोग इलेक्ट्रॉनिक्स निर्माण, अंतरिक्ष अनुप्रयोगों, एक्स-रे उपकरणों के साथ और 3D प्रिंटिंग अनुप्रयोगों में किया जाता है। इसके अनुकूल थर्मल गुणों और आउटगैसिंग विशेषताओं के परिणामस्वरूप क्रायोजेनिक अनुप्रयोगों में इसका नियमित उपयोग होता है और ऐसी स्थितियों में जहां उच्च वैक्यूम वातावरण का अनुभव होता है।
इतिहास
1960 के दशक में ड्यूपॉन्ट द्वारा कैप्टन का आविष्कार किया गया था। कैप्टन आज तक ड्यूपॉन्ट द्वारा निर्मित है।[1][2] Kapton नाम E.I. du Pont de Nemours and Company का पंजीकृत ट्रेडमार्क है।[3]
रसायन विज्ञान और वेरिएंट
केप्टन 4 से 673 K (−269 से +400 °C) तापमान की एक विस्तृत श्रृंखला में स्थिर (अलगाव में) रहता है। [5] [6]
0.5 से 5 केल्विन के तापमान पर केप्टन की ऊष्मीय चालकता ऐसे कम तापमान के लिए काफी अधिक है, κ = 4.638×10−3 T0.5678 W·m−1·K−1.[7]
केप्टन इन्सुलेशन की उम्र खराब होती है: एक एफएए अध्ययन गर्म, आर्द्र वातावरण [8] या समुद्री जल की उपस्थिति में गिरावट दिखाता है। यह यांत्रिक पहनने के लिए बहुत खराब प्रतिरोध पाया गया, मुख्य रूप से विमान आंदोलन के कारण केबल हार्नेस के भीतर घर्षण। कई विमान मॉडलों को व्यापक रीवायरिंग संशोधनों से गुजरना पड़ता है - कभी-कभी पूरी तरह से सभी केप्टन-इन्सुलेटेड वायरिंग की जगह - दोषपूर्ण इन्सुलेशन के कारण शॉर्ट सर्किट के कारण। कंपन और गर्मी के कारण केप्टन-तार की गिरावट और झनझनाहट, जीवन की हानि के साथ फिक्स्ड विंग और रोटरी विंग विमान दोनों की कई दुर्घटनाओं में फंसी हुई है। [9]
नासा की एक आंतरिक रिपोर्ट के अनुसार, स्पेस शटल "तारों को कैप्टन नामक एक विसंवाहक के साथ लेपित किया गया था जो समय के साथ टूट जाता था, जिससे शॉर्ट सर्किट और संभावित रूप से आग लग जाती थी।" [10]
विशेषताएं
केप्टन तापमान की एक विस्तृत श्रृंखला में स्थिर (अलगाव में) रहता है 4 to 673 K (−269 to +400 °C).[4][5] 0.5 से 5 केल्विन के तापमान पर केप्टन की तापीय चालकता ऐसे कम तापमान के लिए काफी अधिक है, κ = 4.638×10−3</सुप> टी0.5678 W·m−1·के-1.[6] केप्टन इंसुलेशन की उम्र खराब होती है: एक एफएए अध्ययन गर्म, नम वातावरण में गिरावट दिखाता है[7] या समुद्री जल की उपस्थिति में। यह यांत्रिक पहनने के लिए बहुत खराब प्रतिरोध पाया गया, मुख्य रूप से विमान आंदोलन के कारण केबल हार्नेस के भीतर घर्षण। कई विमान मॉडलों को व्यापक रीवायरिंग संशोधनों से गुजरना पड़ता है - कभी-कभी पूरी तरह से सभी केप्टन-इन्सुलेटेड वायरिंग की जगह - दोषपूर्ण इन्सुलेशन के कारण शॉर्ट सर्किट के कारण। कंपन और गर्मी के कारण केप्टन-वायर गिरावट और चाफिंग को जीवन की हानि के साथ फिक्स्ड विंग और रोटरी विंग विमान दोनों के कई क्रैश में फंसाया गया है।[8] नासा की एक आंतरिक रिपोर्ट के अनुसार, अंतरिक्ष शटल कार्यक्रम के तारों को कैप्टन नामक एक इन्सुलेटर के साथ लेपित किया गया था जो समय के साथ टूट जाता था, जिससे शॉर्ट सर्किट और संभावित रूप से आग लग जाती थी।[9]
उपयोग
इलेक्ट्रॉनिक्स निर्माण
तापमान स्थिरता और इसकी विद्युत अलगाव क्षमता की बड़ी रेंज के कारण, केप्टन टेप आमतौर पर इलेक्ट्रॉनिक निर्माण में इलेक्ट्रोस्टैटिक-संवेदनशील और नाजुक घटकों पर इन्सुलेशन और सुरक्षा परत के रूप में उपयोग किया जाता है। चूंकि यह रिफ्लो सोल्डरिंग ऑपरेशन के लिए आवश्यक तापमान को बनाए रख सकता है, इसकी सुरक्षा पूरी उत्पादन प्रक्रिया के दौरान उपलब्ध है, और केप्टन अक्सर अंतिम उपभोक्ता उत्पाद में मौजूद रहता है।
अंतरिक्ष यान
अपोलो चंद्र मॉड्यूल का अवतरण चरण, और चढ़ाई इंजन के आस-पास चढ़ाई चरण के नीचे, थर्मल इन्सुलेशन प्रदान करने के लिए एल्युमिनेटेड केप्टन फोइल के कंबल में ढके हुए थे। चंद्रमा से वापसी की यात्रा के दौरान, अपोलो 11 के अंतरिक्ष यात्री नील आर्मस्ट्रांग ने टिप्पणी की कि लूनर मॉड्यूल ईगल एसेंट स्टेज के लॉन्च के दौरान, वह केप्टन और एलएम स्टेजिंग के अन्य हिस्सों को बड़ी दूरी तक पूरे क्षेत्र में बिखरते हुए देख सकते हैं।[10]
नासा जेट प्रणोदन प्रयोगशाला ने केप्टन को अंतरिक्ष वातावरण में स्थायित्व के कारण सौर पाल के लिए एक अच्छा प्लास्टिक समर्थन माना है।[11]
नासा के नए क्षितिज अंतरिक्ष यान ने केप्टन को एक अभिनव वैक्यूम फ्लास्क इंसुलेशन डिजाइन में इस्तेमाल किया ताकि शिल्प को बीच में रखा जा सके 283 and 303 K (10 and 30 °C) नौ साल से अधिक समय के दौरान, 5-terametre (33-astronomical-unit) 14 जुलाई 2015 को बौने ग्रह प्लूटो से मिलने की यात्रा।[12] मुख्य निकाय हल्के, सोने के रंग के, बहुस्तरीय थर्मल इन्सुलेशन में ढका हुआ है जो अंतरिक्ष यान को गर्म रखने के लिए ऑपरेटिंग इलेक्ट्रॉनिक्स से गर्मी में रहता है। एल्युमिनाइज्ड BoPET और केप्टन फिल्म के बीच डैक्रॉन मेश क्लॉथ सैंडविच की 18 परतों की थर्मल कंबलिंग ने भी शिल्प को माइक्रोमीटरोइड से बचाने में मदद की।[13] जेम्स वेब स्पेस टेलीस्कोप सनशील्ड अंतरिक्ष यान के शरीर से गर्मी को दूर करने के लिए एल्यूमीनियम और डोप्ड सिलिकॉन के साथ लेपित पांच केप्टन ई शीट से बना है।[14] अंतर्राष्ट्रीय अंतरिक्ष स्टेशन पर सवार चालक दल ने अगस्त 2018 में कक्षीय परिसर के रूसी खंड से जुड़े सोयुज (अंतरिक्ष यान) अंतरिक्ष यान में धीमी गति से रिसाव को अस्थायी रूप से ठीक करने के लिए केप्टन टेप का उपयोग किया।[15] ISS के Zvezda सर्विस मॉड्यूल के ट्रांसफर चैंबर में एक रिसाव को अस्थायी रूप से सील करने के लिए अक्टूबर 2020 में इसका फिर से उपयोग किया गया था।[16]
एक्स-रे
Kapton का उपयोग आमतौर पर सभी प्रकार के एक्स-रे स्रोतों (सिंक्रोटॉन बीम-लाइन्स और एक्स-रे ट्यूब) और एक्स-रे डिटेक्टरों के साथ उपयोग की जाने वाली खिड़कियों के लिए एक सामग्री के रूप में किया जाता है। इसकी उच्च यांत्रिक और तापीय स्थिरता के साथ-साथ एक्स-रे का उच्च संप्रेषण इसे पसंदीदा सामग्री बनाता है। यह विकिरण क्षति के प्रति भी अपेक्षाकृत असंवेदनशील है।[17]
3डी प्रिंटिंग
Kapton और Acrylonitrile butadiene styrene एक दूसरे का बहुत अच्छी तरह से पालन करते हैं, जिसके कारण थ्री डी प्रिण्टर के लिए निर्माण सतह के रूप में Kapton का व्यापक उपयोग हुआ है। Kapton को एक सपाट सतह पर बिछाया जाता है और ABS को Kapton की सतह पर एक्सट्रूड किया जाता है। मुद्रित किया जा रहा ABS भाग बिल्ड प्लेटफ़ॉर्म से अलग नहीं होगा क्योंकि यह ठंडा और सिकुड़ता है, भाग के विकृत होने से प्रिंट विफलता का एक सामान्य कारण है।[18] polyetherimide सतह का उपयोग करना एक अधिक टिकाऊ विकल्प है।[19] शोधकर्ताओं ने केप्टन सहित 3डी-प्रिंट पॉलीमाइड सामग्री के लिए एक विधि तैयार की है।[20] केप्टन के पॉलीमिक एसिड अग्रदूत को एक एक्रिलाट क्रॉस लिंकर और फोटोइनिशिएटर के साथ मिलाया जाता है जो 3डी प्रिंटिंग के दौरान पराबैंगनी प्रकाश के संपर्क में आने पर जेल बना सकता है। 400 डिग्री सेल्सियस तक के 3डी प्रिंटेड हिस्से को बाद में गर्म करने से सैक्रिफिशियल क्रॉसलिंक्स हट जाते हैं और 3डी प्रिंटेड ज्योमेट्री के साथ केप्टन बनाने वाले हिस्से की नकल हो जाती है।[21]
अन्य
बहुत कम तापमान पर केप्टन की अपेक्षाकृत उच्च तापीय चालकता, इसके अच्छे ढांकता हुआ गुणों और पतली चादरों के रूप में इसकी उपलब्धता के साथ, इसे क्रायोजेनिक्स में एक पसंदीदा सामग्री बना दिया है, क्योंकि यह कम थर्मल ग्रेडियेंट पर विद्युत इन्सुलेशन प्रदान करता है।
Kapton नियमित रूप से अल्ट्रा-हाई-वैक्यूम वातावरण में एक इन्सुलेटर के रूप में उपयोग किया जाता है क्योंकि इसकी कम गैस निकालना दर होती है।[22] कैप्टन-अछूता विद्युत तारों का व्यापक रूप से नागरिक और सैन्य विमानों में उपयोग किया गया है क्योंकि यह अन्य इंसुलेटर की तुलना में हल्का है और इसमें अच्छी इन्सुलेट और तापमान विशेषताएं हैं।
यह भी देखें
संदर्भ
- ↑ "नासा के वेब टेलीस्कोप सनशील्ड की जटिल सामग्री इंजीनियरिंग". NASA. June 23, 2016. Retrieved December 11, 2022.
- ↑ "DuPont™ Kapton® polyimide films". www.dupont.com (in English). Retrieved 2023-04-03.
- ↑ "कैप्टन ट्रेडमार्क". United States Patent and Trademark Office. USPTO. Retrieved 3 March 2017.
- ↑ "ड्यूपॉन्ट सर्किट और पैकेजिंग सामग्री ने मैट ब्लैक फिल्म और कवरले के लिए यू.एस. पेटेंट प्रदान किया". 15 November 2013. Retrieved 28 May 2015.
DuPont invented Kapton® polyimide film over 45 years ago
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