பசுமை விமான போக்குவரத்துக்கான வழி  என்ன?

அமெரிக்க(US) எரிசக்தித் துறையின் அமெஸ் ஆய்வகத்தில் உள்ள கணக்கீட்டுப் பொருட்கள் அறிவியல் நிபுணர்கள் மற்றும் விஞ்ஞானிகளால், உயர்-என்ட்ரோபி உலோகக் கலவைகள் எனப்படும் ஒரு வகைப் பொருட்களின் வலிமை மற்றும் நீள்தன்மையை சரிசெய்வதற்கான மூலத்தையும் வழியையும் கண்டறிந்துள்ளனர். இந்த கண்டுபிடிப்பு மின் உற்பத்தி மற்றும் விமானப் போக்குவரத்துத் துறையில் மிகவும் திறமையான இயந்திரங்களை உருவாக்கவும், எரிபொருள் நுகர்வு மற்றும் கார்பன் உமிழ்வைக் குறைக்கவும் பெரும் உதவிகரமானதாக இருக்கும்.

உயர்-என்ட்ரோபி உலோகக்கலவைகள் நான்கு அல்லது அதற்கு மேற்பட்ட வெவ்வேறு தனிமங்களில் இருந்து உருவாக்கப்படுகின்றன. மேலும், அவை பல விரும்பத்தக்க பண்புகளைக் கொண்டிருக்கின்றன. அவை இலகுரக, வலிமையான, நீர்த்துப்போகும், அரிப்பை எதிர்க்கும் மற்றும் விமானப் போக்குவரத்து போன்ற தீவிர சூழல்களில் ஆற்றல்-உற்பத்தி பயன்பாடுகளுக்கு ஏற்றதாக இருக்கும். ஆனால், ஒரு கலவையை உருவாக்கும் தனிமங்களும், அவற்றின் ஒப்பீட்டு விகிதாச்சாரமும் மாறுபடும் என்பதால், சாத்தியமான சேர்க்கைகளின் சுத்த எண்ணிக்கையையும் அவற்றின் பண்புகளையும் சோதனை முறையில் சோதிப்பது கடினம் மற்றும் அதிக நேரத்தை எடுத்துக்கொள்ளும்.

அமெஸ் ஆய்வகத்தின் தலைமையிலான குழு, ஒரு குவாண்டம்-மெக்கானிக்கல் மாடலிங் முறையைப் பயன்படுத்தியுள்ளது. குறிப்பாக நம்பிக்கைக்குரிய HEA அமைப்பின் அணுக் கட்டமைப்பைக் கண்டறிந்து கணிக்க, Fe_xMn_80−xCo₁₀Cr₁₀, மேலும் அந்த கட்டமைப்பில் ஏற்படும் மாற்றங்கள் மற்றும் குறைபாடுகள் எவ்வாறு வலுவான, அதிக நீர்த்துப்போகும் பொருளை உருவாக்குகின்றன என்பனவும் ஆராயப்படுகின்றன.

“இந்த உருமாற்றங்கள் மற்றும் அவை ஒரு பொருளின் பண்புகளில் ஏற்படுத்தும் தாக்கத்தை நாம் துல்லியமாக சுட்டிக்காட்டும்போது, ​​அதன் வலிமையை நாம் கணிக்க முடியும், மேலும் இந்த சிக்கலான உலோகக் கலவைகளில் வலிமை மற்றும் நீள்தன்மையை வடிவமைக்க முடியும்” என்று அமெஸ் ஆய்வக விஞ்ஞானி டுவான் ஜான்சன் கூறினார். இந்த கணிப்புகள் பின்னர் சோதனை ரீதியாக உறுதிப்படுத்தப்பட்டன, மேம்பட்ட எலக்ட்ரான் நுண்ணோக்கி மூலம் ஒற்றை-படிக மாதிரிகளை ஆய்வு செய்யப்படுகின்றது. இதில் தேர்ந்தெடுக்கப்பட்ட பகுதி மற்றும் எலக்ட்ரான்-பின் சிதறல் வேறுபாடு ஆகியவை அடங்கும். குறிப்பிடத்தக்க வகையில், இந்த முறை எந்தவொரு பல-உறுப்பு சிக்கலான கலவைக்கும் பொருந்தும்.

கோட்பாடு-வழிகாட்டப்பட்ட கணக்கீட்டு வடிவமைப்பு, இந்த பொருட்களின் செயல்திறனை மேம்படுத்துவதற்கு பெரும் வாக்குறுதியைக் கொண்டுள்ளது. அவற்றை வலுவானதாகவும், அதிக நெகிழ்வானதாகவும், மற்றும் பல சந்தர்ப்பங்களில், குறைந்த விலையாகவும் மாற்றுகிறது. இந்த செயல்திறன் மேம்பாடுகள் அதிக வெப்பநிலையில் மிகவும் திறமையாக வேலை செய்யும் ஆற்றல் உற்பத்தி அல்லது விமானப் போக்குவரத்துக்கான டர்பைன் என்ஜின்கள் போன்ற தீவிர சூழல்களில் உள்ள பயன்பாடுகளுக்கு பெரிய தாக்கங்களை ஏற்படுத்தக்கூடும்.

“இந்த முன்கணிப்பு முறையைப் பயன்படுத்தி, எங்களின் அலோக முன்னேற்ற காலவரிசையை 50%-க்கும் அதிகமாக விரைவுபடுத்த முடிந்தது, மேலும் 10-20% அதிக செயல்பாட்டு வெப்பநிலையை நிரூபிக்க முடிந்தது” என்று ஜான்சன் கூறினார். விமானப் போக்குவரத்தைப் பொறுத்தவரை, இது நூற்றுக்கணக்கான மில்லியன் டாலர்கள் செலவைச் சேமிப்பதாகவும், பசுமை இல்ல உமிழ்வைக் கணிசமாகக் குறைக்கும் என்றும் அவர் கூறினார்.

Singh, S. Picak, A. Sharma, Y. I. Chumlyakov, R. Arroyave, I. Karaman மற்றும் Duane D. Johnson ஆகியோரால் “Martensitic Transformation in Fe_xMn_80−xCo₁₀Cr₁₀High-Entropy Alloy” என்ற தலைப்பில் எழுதப்பட்ட இவ்வாய்வானது இயற்பியல் மறுஆய்வு கடிதங்களில் வெளியிடப்பட்டது.

References:

• Singh, P., Picak, S., Sharma, A., Chumlyakov, Y. I., Arroyave, R., Karaman, I., & Johnson, D. D. (2021). Martensitic Transformation in Fe x Mn 80− x Co 10 Cr 10 High-Entropy Alloy. Physical Review Letters, 127(11), 115704.
• Torenbeek, E. (2013). Advanced aircraft design: conceptual design, analysis and optimization of subsonic civil airplanes. John Wiley & Sons.
• Moir, I., & Seabridge, A. (2011). Aircraft Systems: Mechanical, electrical, and avionics subsystems integration (Vol. 52). John Wiley & Sons.
• Xiao, J., & Chaudhuri, S. (2011). Predictive modeling of localized corrosion: an application to aluminum alloys. Electrochimica Acta, 56(16), 5630-5641.