தொழில்துறைகளில் புரட்சி: மேம்பட்ட பொருட்கள் ஆராய்ச்சியில் ஒரு ஆழமான பார்வை

மேம்பட்ட பொருட்கள் ஆராய்ச்சி தொழில்நுட்ப முன்னேற்றத்தின் மையமாக உள்ளது, இது உலகளவில் பல்வேறு துறைகளில் புதுமைகளை உந்துகிறது. ஆற்றல் செயல்திறனை அதிகரிப்பதில் இருந்து புரட்சிகரமான மருத்துவ சிகிச்சைகளை செயல்படுத்துவது வரை, புதிய பொருட்களின் வளர்ச்சி நம் உலகத்தை மறுவடிவமைக்கிறது. இந்த விரிவான வழிகாட்டி மேம்பட்ட பொருட்கள் ஆராய்ச்சியின் தற்போதைய நிலப்பரப்பு, பல்வேறு தொழில்களில் அதன் தாக்கம், மற்றும் இந்த அற்புதமான துறையை வரையறுக்கும் எதிர்கால போக்குகளை ஆராய்கிறது.

மேம்பட்ட பொருட்கள் என்றால் என்ன?

மேம்பட்ட பொருட்கள் என்பவை பாரம்பரியப் பொருட்களை விட குறிப்பிட்ட, மேம்பட்ட பண்புகளைக் கொண்டிருக்கும் வகையில் வடிவமைக்கப்பட்ட பொருட்கள் ஆகும். இந்த பண்புகளில் உயர்ந்த வலிமை, இலகுரக பண்புகள், மேம்பட்ட கடத்துத்திறன், தீவிர வெப்பநிலையைத் தாங்கும் எதிர்ப்பு, மற்றும் தனித்துவமான ஒளியியல் அல்லது காந்த திறன்கள் ஆகியவை அடங்கும். இந்த மேம்பாடுகள் பெரும்பாலும் பொருளின் கலவை, நுண்கட்டமைப்பு, மற்றும் செயலாக்க நுட்பங்களின் துல்லியமான கட்டுப்பாட்டின் மூலம் அடையப்படுகின்றன.

மேம்பட்ட பொருட்களின் எடுத்துக்காட்டுகள்:

• கிராஃபீன்: விதிவிலக்கான வலிமை, கடத்துத்திறன் மற்றும் நெகிழ்வுத்தன்மையுடன் கூடிய இரு பரிமாண கார்பன் பொருள்.
• கார்பன் நானோகுழாய்கள்: கார்பன் அணுக்களால் ஆன உருளை வடிவ கட்டமைப்புகள், குறிப்பிடத்தக்க வலிமை மற்றும் மின்சாரப் பண்புகளை வெளிப்படுத்துகின்றன.
• பீங்கான் மேட்ரிக்ஸ் கலவைகள் (CMCs): பீங்கான் மற்றும் ஃபைபர் வலுவூட்டலை இணைக்கும் பொருட்கள், அதிக வெப்பநிலை வலிமை மற்றும் கடினத்தன்மையை வழங்குகின்றன.
• வடிவ நினைவு உலோகக்கலவைகள்: சிதைக்கப்பட்ட பிறகு அவற்றின் அசல் வடிவத்திற்குத் திரும்பக்கூடிய உலோகக்கலவைகள், மருத்துவ சாதனங்கள் முதல் விண்வெளி வரை பல்வேறு பயன்பாடுகளில் பயன்படுத்தப்படுகின்றன.
• உயிர் பொருட்கள்: உயிரியல் அமைப்புகளுடன் தொடர்பு கொள்ள வடிவமைக்கப்பட்ட பொருட்கள், உள்வைப்புகள், மருந்து விநியோகம், மற்றும் திசு பொறியியல் ஆகியவற்றில் பயன்படுத்தப்படுகின்றன.
• மெட்டாமெட்டீரியல்ஸ்: இயற்கையில் காணப்படாத பண்புகளை, அதாவது எதிர்மறை ஒளிவிலகல் குறியீடு போன்றவற்றை வெளிப்படுத்த செயற்கையாக வடிவமைக்கப்பட்ட பொருட்கள்.
• குவாண்டம் பொருட்கள்: சூப்பர் கண்டக்டிவிட்டி அல்லது டோபாலஜிகல் இன்சுலேஷன் போன்ற கவர்ச்சியான குவாண்டம் நிகழ்வுகளை வெளிப்படுத்தும் பொருட்கள்.
• கிராஃபீனைத் தாண்டிய 2D பொருட்கள்: இதில் MoS2 மற்றும் WS2 போன்ற ட்ரான்சிஷன் மெட்டல் டைகால்கோஜெனைடுகள் (TMDs) அடங்கும், அவை எலக்ட்ரானிக்ஸ், ஆப்டோஎலக்ட்ரானிக்ஸ், மற்றும் வினையூக்கத்தில் வாக்குறுதியைக் காட்டுகின்றன.
• மேம்பட்ட பாலிமர்கள்: அதிக வலிமை, உயர்-வெப்பநிலை எதிர்ப்பு, அல்லது சுய-குணப்படுத்தும் திறன்கள் போன்ற மேம்பட்ட பண்புகளைக் கொண்ட பாலிமர்கள்.

மேம்பட்ட பொருட்கள் ஆராய்ச்சியின் முக்கிய பகுதிகள்

மேம்பட்ட பொருட்கள் ஆராய்ச்சி பரந்த அளவிலான துறைகளை உள்ளடக்கியது மற்றும் பல்வேறு பகுதிகளில் கவனம் செலுத்துகிறது, அவற்றுள்:

1. நானோ பொருட்கள் மற்றும் நானோ தொழில்நுட்பம்

நானோமீட்டர் அளவில் (1-100 nm) பரிமாணங்களைக் கொண்ட நானோ பொருட்கள், அவற்றின் அளவு மற்றும் மேற்பரப்பு காரணமாக தனித்துவமான பண்புகளை வெளிப்படுத்துகின்றன. நானோ தொழில்நுட்பம் என்பது புதிய பொருட்கள், சாதனங்கள் மற்றும் அமைப்புகளை உருவாக்க நானோ அளவில் பொருட்களைக் கையாள்வதை உள்ளடக்கியது.

எடுத்துக்காட்டுகள்:

• மருந்து விநியோக அமைப்புகள்: மருந்துகளை நேரடியாக இலக்கு செல்களுக்கு வழங்கப் பயன்படுத்தப்படும் நானோ துகள்கள், பக்க விளைவுகளைக் குறைக்கின்றன.
• உயர் செயல்திறன் பூச்சுகள்: கீறல் எதிர்ப்பு, அரிப்புப் பாதுகாப்பு மற்றும் புற ஊதா எதிர்ப்பை மேம்படுத்த பூச்சுகளில் நானோ பொருட்கள் இணைக்கப்பட்டுள்ளன.
• மேம்பட்ட மின்னணுவியல்: செயல்திறனை மேம்படுத்தவும் அளவைக் குறைக்கவும் டிரான்சிஸ்டர்கள் மற்றும் பிற மின்னணு கூறுகளில் நானோ கம்பிகள் மற்றும் நானோகுழாய்கள் பயன்படுத்தப்படுகின்றன.

2. கலவைகள் மற்றும் கலப்பினப் பொருட்கள்

கலவைகள் இரண்டு அல்லது அதற்கு மேற்பட்ட வெவ்வேறு பண்புகளைக் கொண்ட பொருட்களை இணைத்து மேம்பட்ட பண்புகளுடன் ஒரு புதிய பொருளை உருவாக்குகின்றன. கலப்பினப் பொருட்கள் தனித்துவமான செயல்பாடுகளை அடைய கரிம மற்றும் கனிம கூறுகளை இணைக்கின்றன.

எடுத்துக்காட்டுகள்:

• கார்பன் ஃபைபர் வலுவூட்டப்பட்ட பாலிமர்கள் (CFRP): அதிக வலிமை-எடை விகிதத்திற்காக விண்வெளி, வாகனம் மற்றும் விளையாட்டு உபகரணங்களில் பயன்படுத்தப்படுகின்றன. உதாரணமாக, போயிங்கின் 787 டிரீம்லைனர் விமானம் எடையைக் குறைத்து எரிபொருள் செயல்திறனை மேம்படுத்த CFRP-ஐ பெரிதும் பயன்படுத்துகிறது.
• ஃபைபர் கிளாஸ்: கண்ணாடி இழைகள் மற்றும் ஒரு பாலிமர் மேட்ரிக்ஸின் கலவை, கட்டுமானம், வாகனம் மற்றும் கடல்சார் பயன்பாடுகளில் பரவலாகப் பயன்படுத்தப்படுகிறது.
• சிமென்ட் கலவைகள்: சிமெண்டின் வலிமை, ஆயுள் மற்றும் விரிசலுக்கான எதிர்ப்பை மேம்படுத்த ஃபைபர்கள் மற்றும் பிற பொருட்களைச் சேர்ப்பது. உதாரணமாக, கான்கிரீட் கலவைகளில் மறுசுழற்சி செய்யப்பட்ட டயர் ரப்பரைப் பயன்படுத்துவது மிகவும் நீடித்த மற்றும் நிலையான கட்டுமானப் பொருளை வழங்குகிறது.

3. ஆற்றல் பொருட்கள்

ஆற்றல் பொருட்கள் ஆற்றல் உற்பத்தி, சேமிப்பு மற்றும் மாற்றத்தை மேம்படுத்த வடிவமைக்கப்பட்டுள்ளன. இந்தப் பகுதி சோலார் செல்கள், பேட்டரிகள், எரிபொருள் செல்கள் மற்றும் தெர்மோஎலக்ட்ரிக் சாதனங்களுக்கான பொருட்களை உருவாக்குவதில் கவனம் செலுத்துகிறது.

எடுத்துக்காட்டுகள்:

• லித்தியம்-அயன் பேட்டரிகள்: மின்சார வாகனங்கள் மற்றும் கையடக்க மின்னணு சாதனங்களில் பயன்படுத்த மேம்பட்ட ஆற்றல் அடர்த்தி, சுழற்சி ஆயுள் மற்றும் பாதுகாப்பு கொண்ட பொருட்கள். உலகெங்கிலும் உள்ள ஆராய்ச்சியாளர்கள் பேட்டரி பாதுகாப்பு மற்றும் ஆற்றல் அடர்த்தியை மேம்படுத்த திட-நிலை எலக்ட்ரோலைட்டுகளை ஆராய்ந்து வருகின்றனர்.
• சோலார் செல்கள்: சூரிய ஒளியை மின்சாரமாக மாற்றுவதற்கு அதிக செயல்திறன் மற்றும் குறைந்த செலவில் உள்ள பொருட்கள். பெரோவ்ஸ்கைட் சோலார் செல்கள் சூரிய ஆற்றலில் புரட்சியை ஏற்படுத்தும் திறனைக் கொண்ட ஒரு வேகமாக வளர்ந்து வரும் பகுதியாகும்.
• எரிபொருள் செல்கள்: எரிபொருள் செல்களின் செயல்திறன் மற்றும் ஆயுளை மேம்படுத்தும் மின்முனைகள் மற்றும் எலக்ட்ரோலைட்டுகளுக்கான பொருட்கள்.

4. உயிர் பொருட்கள்

உயிர் பொருட்கள் உயிரியல் அமைப்புகளுடன் தொடர்பு கொள்ள வடிவமைக்கப்பட்டுள்ளன மற்றும் மருத்துவ உள்வைப்புகள், மருந்து விநியோகம், திசு பொறியியல் மற்றும் நோயறிதலில் பயன்படுத்தப்படுகின்றன.

எடுத்துக்காட்டுகள்:

• டைட்டானியம் உள்வைப்புகள்: அவற்றின் உயிரி இணக்கத்தன்மை மற்றும் இயந்திர வலிமை காரணமாக எலும்பியல் மற்றும் பல் உள்வைப்புகளில் பயன்படுத்தப்படுகின்றன.
• ஹைட்ரோஜெல்கள்: காயம் கட்டுகள், மருந்து விநியோகம் மற்றும் திசு பொறியியல் சாரக்கட்டுகளில் பயன்படுத்தப்படும் நீர்-உறிஞ்சும் பாலிமர்கள்.
• உயிரியல் ரீதியாக சிதைக்கக்கூடிய பாலிமர்கள்: தையல்கள், மருந்து விநியோக அமைப்புகள் மற்றும் திசு மீளுருவாக்கம் ஆகியவற்றில் பயன்படுத்தப்படும், உடலில் இயற்கையாகவே சிதைவடையும் பாலிமர்கள்.

5. மின்னணு மற்றும் ஃபோட்டானிக் பொருட்கள்

இந்த பொருட்கள் மின்னணு சாதனங்கள், ஆப்டிகல் தொடர்பு மற்றும் உணர்திறன் பயன்பாடுகளில் பயன்படுத்தப்படுகின்றன. ஆராய்ச்சி மேம்பட்ட கடத்துத்திறன், ஒளி உமிழ்வு மற்றும் ஒளியியல் பண்புகளுடன் கூடிய பொருட்களை உருவாக்குவதில் கவனம் செலுத்துகிறது.

எடுத்துக்காட்டுகள்:

• குறைக்கடத்திகள்: சிலிக்கான், ஜெர்மானியம் மற்றும் கேலியம் ஆர்சனைடு போன்ற பொருட்கள் டிரான்சிஸ்டர்கள், டையோட்கள் மற்றும் ஒருங்கிணைந்த சுற்றுகளில் பயன்படுத்தப்படுகின்றன. சிலிக்கானுக்கு மாற்றாக கேலியம் நைட்ரைடு (GaN) மற்றும் சிலிக்கான் கார்பைடு (SiC) போன்றவற்றைத் தேடும் தற்போதைய தேடல், அதிக சக்தி மற்றும் அதிக அதிர்வெண் மின்னணுவியல் தேவைக்காக உந்தப்படுகிறது.
• கரிம ஒளி-உமிழும் டையோட்கள் (OLEDs): காட்சிகள் மற்றும் லைட்டிங் பயன்பாடுகளில் பயன்படுத்தப்படும் பொருட்கள், அதிக செயல்திறன் மற்றும் துடிப்பான வண்ணங்களை வழங்குகின்றன.
• ஃபோட்டானிக் படிகங்கள்: ஆப்டிகல் ஃபைபர்கள், லேசர்கள் மற்றும் சென்சார்களில் பயன்படுத்தப்படும், ஒளியின் ஓட்டத்தைக் கட்டுப்படுத்தும் கால அமைப்பு கொண்ட பொருட்கள்.

6. குவாண்டம் பொருட்கள்

குவாண்டம் பொருட்கள் சூப்பர் கண்டக்டிவிட்டி, டோபாலஜிகல் இன்சுலேஷன் மற்றும் குவாண்டம் பின்னல் போன்ற கவர்ச்சியான குவாண்டம் இயந்திர நிகழ்வுகளை வெளிப்படுத்துகின்றன. இந்த பொருட்கள் மின்னணுவியல், கணினி மற்றும் உணர்திறன் தொழில்நுட்பங்களில் புரட்சியை ஏற்படுத்தும் திறனைக் கொண்டுள்ளன.

எடுத்துக்காட்டுகள்:

• சூப்பர் கண்டக்டர்கள்: குறைந்த வெப்பநிலையில் பூஜ்ஜிய எதிர்ப்புடன் மின்சாரத்தைக் கடத்தும் பொருட்கள், MRI இயந்திரங்கள், துகள் முடுக்கிகள் மற்றும் குவாண்டம் கணினிகளில் பயன்படுத்தப்படுகின்றன.
• டோபாலஜிகல் இன்சுலேட்டர்கள்: மொத்தமாக இன்சுலேட்டர்களாக இருக்கும் ஆனால் கடத்தும் மேற்பரப்புகளைக் கொண்ட பொருட்கள், ஸ்பின்ட்ரானிக்ஸ் மற்றும் குவாண்டம் கணினிக்கு சாத்தியக்கூறுகளை வழங்குகின்றன.
• கிராஃபீன்: அதன் இரு பரிமாண கட்டமைப்பு காரணமாக தனித்துவமான குவாண்டம் பண்புகளை வெளிப்படுத்துகிறது.

7. சேர்க்கை உற்பத்திப் பொருட்கள்

3டி பிரிண்டிங் அல்லது சேர்க்கை உற்பத்தியின் எழுச்சி, இந்த செயல்முறைகளுக்கு பிரத்யேகமாக வடிவமைக்கப்பட்ட மேம்பட்ட பொருட்களின் வளர்ச்சியை அவசியமாக்குகிறது. இதில் பாலிமர்கள், உலோகங்கள், பீங்கான்கள் மற்றும் கலவைகள் ஆகியவை உகந்த அச்சிடும் பண்புகள் மற்றும் விரும்பிய இறுதி பண்புகளுக்காக வடிவமைக்கப்பட்டுள்ளன.

எடுத்துக்காட்டுகள்:

• உலோகப் பொடிகள்: அலுமினியம், டைட்டானியம், துருப்பிடிக்காத எஃகு, மற்றும் நிக்கல் உலோகக்கலவைகள் குறிப்பாக செலக்டிவ் லேசர் மெல்டிங் (SLM) மற்றும் எலக்ட்ரான் பீம் மெல்டிங் (EBM) ஆகியவற்றிற்காக வடிவமைக்கப்பட்டுள்ளன.
• பாலிமர் ஃபிலமென்ட்கள்: ப்யூஸ்டு டெபாசிஷன் மாடலிங் (FDM) க்காக உருவாக்கப்பட்ட PLA, ABS, நைலான் மற்றும் PEEK போன்ற தெர்மோபிளாஸ்டிக்குகள்.
• ரெசின்கள்: ஸ்டீரியோலித்தோகிராபி (SLA) மற்றும் டிஜிட்டல் லைட் பிராசசிங் (DLP) க்கான போட்டோ பாலிமர்கள், உயர் தெளிவுத்திறன் மற்றும் சிக்கலான வடிவவியல்களை வழங்குகின்றன.
• பீங்கான் குழம்புகள்: அதிக துல்லியத்துடன் சிக்கலான பீங்கான் பாகங்களை உருவாக்குவதற்காக பீங்கான் 3டி பிரிண்டிங்கில் பயன்படுத்தப்படுகின்றன.

உலகெங்கிலும் உள்ள தொழில்களில் தாக்கம்

மேம்பட்ட பொருட்கள் ஆராய்ச்சி உலகளவில் பல்வேறு தொழில்களில் ஆழமான தாக்கத்தை ஏற்படுத்துகிறது, அவற்றுள்:

1. விண்வெளி

விமானத்தின் செயல்திறனை மேம்படுத்தவும், எடையைக் குறைக்கவும், எரிபொருள் செயல்திறனை அதிகரிக்கவும் மேம்பட்ட பொருட்கள் மிக முக்கியமானவை. கலவைகள், இலகுரக உலோகக்கலவைகள் மற்றும் உயர்-வெப்பநிலை பொருட்கள் விமானக் கட்டமைப்புகள், என்ஜின்கள் மற்றும் வெப்ப பாதுகாப்பு அமைப்புகளில் பயன்படுத்தப்படுகின்றன.

எடுத்துக்காட்டு: ஏர்பஸ் A350 XWB மற்றும் போயிங் 787 டிரீம்லைனரில் கார்பன் ஃபைபர் கலவைகளின் பயன்பாடு விமானத்தின் எடையை கணிசமாகக் குறைத்துள்ளது, இது மேம்பட்ட எரிபொருள் செயல்திறன் மற்றும் குறைக்கப்பட்ட உமிழ்வுகளுக்கு வழிவகுத்தது. மேலும் திறமையான மற்றும் வெப்ப-எதிர்ப்பு ஜெட் என்ஜின்களை உருவாக்க பீங்கான் மேட்ரிக்ஸ் கலவைகள் மீதான ஆராய்ச்சி முக்கியமானது.

2. வாகனம்

வாகன செயல்திறன், பாதுகாப்பு மற்றும் எரிபொருள் செயல்திறனை மேம்படுத்த மேம்பட்ட பொருட்கள் பயன்படுத்தப்படுகின்றன. இலகுரக பொருட்கள், உயர்-வலிமை எஃகுகள் மற்றும் மேம்பட்ட பாலிமர்கள் வாகன உடல்கள், என்ஜின்கள் மற்றும் டயர்களில் பயன்படுத்தப்படுகின்றன.

எடுத்துக்காட்டு: மின்சார வாகன உற்பத்தியாளர்கள் தங்கள் வாகனங்களின் வரம்பு மற்றும் செயல்திறனை அதிகரிக்க மேம்பட்ட பேட்டரி பொருட்களைப் பயன்படுத்துகின்றனர். இலகுரக கலவைகள் மற்றும் உயர்-வலிமை எஃகுகளின் வளர்ச்சி வாகன எடையைக் குறைக்கவும் மற்றும் பாரம்பரிய எரிப்பு இயந்திர வாகனங்களிலும் எரிபொருள் செயல்திறனை மேம்படுத்தவும் உதவுகிறது.

3. மின்னணுவியல்

சிறிய, வேகமான மற்றும் அதிக ஆற்றல் திறன் கொண்ட மின்னணு சாதனங்களை உருவாக்க மேம்பட்ட பொருட்கள் அவசியம். குறைக்கடத்திகள், இன்சுலேட்டர்கள் மற்றும் கடத்திகள் டிரான்சிஸ்டர்கள், ஒருங்கிணைந்த சுற்றுகள் மற்றும் காட்சிகளில் பயன்படுத்தப்படுகின்றன.

எடுத்துக்காட்டு: கேலியம் நைட்ரைடு (GaN) மற்றும் சிலிக்கான் கார்பைடு (SiC) போன்ற புதிய குறைக்கடத்திப் பொருட்களின் வளர்ச்சி, மின்சார வாகனங்கள் மற்றும் பிற பயன்பாடுகளுக்கு மிகவும் திறமையான ஆற்றல் மின்னணுவியலை உற்பத்தி செய்ய உதவுகிறது. கரிமப் பொருட்களைப் பயன்படுத்தும் நெகிழ்வான மின்னணுவியல், அணியக்கூடிய சாதனங்கள் மற்றும் காட்சிகளுக்கு புதிய சாத்தியங்களைத் திறக்கிறது.

4. சுகாதாரம்

மேம்பட்ட பொருட்கள் மருத்துவ உள்வைப்புகள், மருந்து விநியோக அமைப்புகள், திசு பொறியியல் மற்றும் நோயறிதலில் பயன்படுத்தப்படுகின்றன. உயிர் பொருட்கள், நானோ துகள்கள் மற்றும் ஹைட்ரோஜெல்கள் நோயாளியின் விளைவுகளையும் வாழ்க்கைத் தரத்தையும் மேம்படுத்தப் பயன்படுகின்றன.

எடுத்துக்காட்டு: உள்வைப்புகளுக்கான உயிரி இணக்கமான பொருட்களின் வளர்ச்சி எலும்பியல் அறுவை சிகிச்சை மற்றும் பல் மருத்துவத்தில் புரட்சியை ஏற்படுத்தியுள்ளது. நானோ துகள்கள் புற்றுநோய் செல்களுக்கு நேரடியாக மருந்துகளை வழங்கப் பயன்படுகின்றன, இதனால் பக்க விளைவுகள் குறைக்கப்படுகின்றன. திசு பொறியியல் மாற்று அறுவை சிகிச்சைக்காக செயற்கை உறுப்புகள் மற்றும் திசுக்களை உருவாக்க உயிர் பொருட்களைப் பயன்படுத்துகிறது.

5. ஆற்றல்

ஆற்றல் உற்பத்தி, சேமிப்பு மற்றும் பரிமாற்றத்தை மேம்படுத்த மேம்பட்ட பொருட்கள் முக்கியமானவை. சோலார் செல் பொருட்கள், பேட்டரி பொருட்கள் மற்றும் தெர்மோஎலக்ட்ரிக் பொருட்கள் செயல்திறனை அதிகரிக்கவும் செலவுகளைக் குறைக்கவும் பயன்படுத்தப்படுகின்றன.

எடுத்துக்காட்டு: பெரோவ்ஸ்கைட் சோலார் செல்கள் சூரிய ஆற்றலின் விலையை கணிசமாகக் குறைக்கக்கூடிய ஒரு நம்பிக்கைக்குரிய புதிய தொழில்நுட்பமாகும். மின்சார வாகனங்கள் மற்றும் ஆற்றல் சேமிப்பு அமைப்புகளின் வரம்பு மற்றும் செயல்திறனை அதிகரிக்க மேம்பட்ட பேட்டரி பொருட்கள் அவசியம்.

6. கட்டுமானம்

கட்டிடங்கள் மற்றும் உள்கட்டமைப்பின் ஆயுள், நிலைத்தன்மை மற்றும் ஆற்றல் செயல்திறனை மேம்படுத்த மேம்பட்ட பொருட்கள் பயன்படுத்தப்படுகின்றன. உயர்-வலிமை கான்கிரீட், கலவைகள் மற்றும் இன்சுலேஷன் பொருட்கள் அதிக மீள்திறன் மற்றும் சுற்றுச்சூழலுக்கு உகந்த கட்டமைப்புகளை உருவாக்கப் பயன்படுகின்றன.

எடுத்துக்காட்டு: விரிசல்களை சரிசெய்யக்கூடிய பாக்டீரியாக்களைக் கொண்ட சுய-குணப்படுத்தும் கான்கிரீட், கான்கிரீட் கட்டமைப்புகளின் ஆயுட்காலத்தை நீட்டிக்க உருவாக்கப்படுகிறது. கட்டிடங்களில் ஆற்றல் நுகர்வைக் குறைக்க உயர் செயல்திறன் கொண்ட இன்சுலேஷன் பொருட்கள் பயன்படுத்தப்படுகின்றன. நீடித்த மற்றும் மறுசுழற்சி செய்யப்பட்ட பொருட்களின் பயன்பாடு கட்டுமானத் துறையில் பெருகிய முறையில் முக்கியத்துவம் பெறுகிறது.

உலகளாவிய ஆராய்ச்சி மற்றும் மேம்பாட்டு முயற்சிகள்

மேம்பட்ட பொருட்கள் ஆராய்ச்சி என்பது ஒரு உலகளாவிய முயற்சியாகும், இதில் பல்வேறு நாடுகள் மற்றும் பிராந்தியங்களில் குறிப்பிடத்தக்க முதலீடுகள் மற்றும் ஒத்துழைப்புகள் நடைபெறுகின்றன. மேம்பட்ட பொருட்கள் கண்டுபிடிப்பை உந்தும் முக்கிய பிராந்தியங்கள்:

• வட அமெரிக்கா: அமெரிக்கா மற்றும் கனடாவில் வலுவான ஆராய்ச்சிப் பல்கலைக்கழகங்கள், தேசிய ஆய்வகங்கள் மற்றும் தனியார் நிறுவனங்கள் உள்ளன, அவை புதிய பொருட்கள் மற்றும் தொழில்நுட்பங்களின் வளர்ச்சியில் முன்னணியில் உள்ளன. அமெரிக்க அரசாங்கம் தேசிய அறிவியல் அறக்கட்டளை (NSF) மற்றும் எரிசக்தித் துறை (DOE) போன்ற முகமைகள் மூலம் பெருமளவில் முதலீடு செய்கிறது.
• ஐரோப்பா: ஐரோப்பிய ஒன்றியம் மேம்பட்ட பொருட்கள் ஆராய்ச்சி மற்றும் கண்டுபிடிப்புகளை ஆதரிக்க ஹொரைசன் யூரோப் போன்ற பல ஆராய்ச்சி திட்டங்களை நிறுவியுள்ளது. ஜெர்மனி, பிரான்ஸ் மற்றும் ஐக்கிய இராச்சியம் போன்ற நாடுகளில் வலுவான பொருள் அறிவியல் மற்றும் பொறியியல் சமூகங்கள் உள்ளன. கிராஃபீன் ஃபிளாக்ஷிப் என்பது கிராஃபீன் மற்றும் தொடர்புடைய பொருட்களின் வளர்ச்சி மற்றும் பயன்பாட்டில் கவனம் செலுத்தும் ஒரு முக்கிய ஐரோப்பிய ஒன்றிய முயற்சியாகும்.
• ஆசியா: சீனா, ஜப்பான், தென் கொரியா மற்றும் பிற ஆசிய நாடுகள் மேம்பட்ட பொருட்கள் ஆராய்ச்சி மற்றும் மேம்பாட்டில் குறிப்பிடத்தக்க முதலீடுகளை செய்துள்ளன. சீனாவின் விரைவான பொருளாதார வளர்ச்சி பொருள் அறிவியல் மற்றும் பொறியியலில் அதன் முதலீட்டைத் தூண்டியுள்ளது, இது இந்தத் துறையில் ஒரு முக்கிய பங்களிப்பாளராக ஆக்குகிறது. ஜப்பான் பொருள் அறிவியலில் புதுமைகளின் நீண்ட வரலாற்றைக் கொண்டுள்ளது மற்றும் பீங்கான்கள் மற்றும் கலவைகள் போன்ற பகுதிகளில் முன்னணியில் உள்ளது. தென் கொரியா மின்னணுவியல் மற்றும் பேட்டரி பொருட்களில் வலுவாக உள்ளது.
• ஆஸ்திரேலியா: ஆஸ்திரேலியா சுரங்கம் மற்றும் உலோகம் போன்ற பகுதிகளில் வலுவான ஆராய்ச்சித் தளத்தைக் கொண்டுள்ளது, அத்துடன் நானோ தொழில்நுட்பம் மற்றும் உயிர் பொருட்கள் போன்ற வளர்ந்து வரும் பகுதிகளிலும் உள்ளது.

மேம்பட்ட பொருட்கள் ஆராய்ச்சி மற்றும் மேம்பாட்டை விரைவுபடுத்த சர்வதேச ஒத்துழைப்புகள் அவசியமானவை. இந்த ஒத்துழைப்புகளில் வெவ்வேறு நாடுகளைச் சேர்ந்த பல்கலைக்கழகங்கள், ஆராய்ச்சி நிறுவனங்கள் மற்றும் நிறுவனங்கள் கூட்டுத் திட்டங்களில் இணைந்து பணியாற்றுவது, அறிவைப் பகிர்வது மற்றும் வளங்களைப் பயன்படுத்துவது ஆகியவை அடங்கும்.

மேம்பட்ட பொருட்கள் ஆராய்ச்சியில் எதிர்காலப் போக்குகள்

மேம்பட்ட பொருட்கள் ஆராய்ச்சித் துறை தொடர்ந்து வளர்ந்து வருகிறது, பல முக்கிய போக்குகள் அதன் எதிர்கால திசையை வடிவமைக்கின்றன:

1. நீடித்த பொருட்கள்

சுற்றுச்சூழலுக்கு உகந்த, புதுப்பிக்கத்தக்க மற்றும் மறுசுழற்சி செய்யக்கூடிய நீடித்தப் பொருட்களை உருவாக்குவதில் அதிக கவனம் செலுத்தப்படுகிறது. இதில் உயிரி அடிப்படையிலான பொருட்களின் பயன்பாடு, மக்கும் பாலிமர்களின் வளர்ச்சி மற்றும் சுழற்சி பொருளாதாரக் கொள்கைகளுக்கான பொருட்களின் வடிவமைப்பு ஆகியவை அடங்கும்.

எடுத்துக்காட்டு: மக்காச்சோள மாவு மற்றும் கரும்பு போன்ற புதுப்பிக்கத்தக்க வளங்களிலிருந்து உயிரி அடிப்படையிலான பிளாஸ்டிக்குகளை உருவாக்கும் ஆராய்ச்சி கவனம் செலுத்துகிறது. பொருட்களின் ஆயுட்காலத்தின் முடிவில் எளிதில் மறுசுழற்சி செய்யக்கூடிய அல்லது மறுபயன்பாடு செய்யக்கூடிய பொருட்களை உருவாக்க முயற்சிகள் மேற்கொள்ளப்பட்டு வருகின்றன.

2. பொருட்கள் தகவல் மற்றும் செயற்கை நுண்ணறிவு

பொருட்கள் தகவல் புதிய பொருட்களின் கண்டுபிடிப்பு மற்றும் வளர்ச்சியை விரைவுபடுத்த தரவு அறிவியல் மற்றும் இயந்திர கற்றல் நுட்பங்களைப் பயன்படுத்துகிறது. AI வழிமுறைகள் பெரிய தரவுத்தொகுப்புகளை பகுப்பாய்வு செய்து பொருள் பண்புகளை கணிக்கவும், செயலாக்க அளவுருக்களை மேம்படுத்தவும் மற்றும் நம்பிக்கைக்குரிய புதிய பொருட்களை அடையாளம் காணவும் முடியும்.

எடுத்துக்காட்டு: ஆராய்ச்சியாளர்கள் புதிய உலோகக்கலவைகள் மற்றும் பாலிமர்களின் பண்புகளை கணிக்க AI-ஐப் பயன்படுத்துகின்றனர், இது விலையுயர்ந்த மற்றும் நேரத்தைச் செலவழிக்கும் சோதனைகளின் தேவையைக் குறைக்கிறது. 3டி பிரிண்டிங்கிற்கான செயலாக்க அளவுருக்களை மேம்படுத்த AI பயன்படுத்தப்படுகிறது, இது மேம்பட்ட பொருள் பண்புகள் மற்றும் குறைக்கப்பட்ட கழிவுகளுக்கு வழிவகுக்கிறது.

3. மேம்பட்ட குணாதிசய நுட்பங்கள்

எலக்ட்ரான் நுண்ணோக்கி, எக்ஸ்-ரே விளிம்பு வளைவு மற்றும் நிறமாலையியல் போன்ற மேம்பட்ட குணாதிசய நுட்பங்களின் வளர்ச்சி, ஆராய்ச்சியாளர்கள் அணு மற்றும் நானோ அளவில் பொருள் அமைப்பு மற்றும் பண்புகள் பற்றிய ஆழமான புரிதலைப் பெற உதவுகிறது. இந்த நுட்பங்கள் மேம்பட்ட பொருட்களை வடிவமைப்பதற்கும் மேம்படுத்துவதற்கும் அவசியமானவை.

எடுத்துக்காட்டு: மேம்பட்ட எலக்ட்ரான் நுண்ணோக்கி நுட்பங்கள் நானோ பொருட்களின் அணு அமைப்பைக் காட்சிப்படுத்தப் பயன்படுத்தப்படுகின்றன, அவற்றின் பண்புகள் மற்றும் நடத்தை பற்றிய நுண்ணறிவுகளை வழங்குகின்றன. எக்ஸ்-ரே விளிம்பு வளைவு பொருட்களின் படிக அமைப்பைத் தீர்மானிக்கப் பயன்படுகிறது, இது அவற்றின் இயந்திர மற்றும் மின்னணு பண்புகளைப் புரிந்துகொள்வதற்கு முக்கியமானது.

4. சுய-குணப்படுத்தும் பொருட்கள்

சுய-குணப்படுத்தும் பொருட்கள் சேதத்தை தானாகவே சரிசெய்யும் திறனைக் கொண்டுள்ளன, இது கட்டமைப்புகள் மற்றும் கூறுகளின் ஆயுட்காலம் மற்றும் நம்பகத்தன்மையை நீட்டிக்கிறது. இந்த பொருட்களில் பதிக்கப்பட்ட குணப்படுத்தும் முகவர்கள் உள்ளன, அவை சேதம் ஏற்படும் போது வெளியிடப்பட்டு, விரிசல்களை நிரப்பி பொருளின் ஒருமைப்பாட்டை மீட்டெடுக்கின்றன.

எடுத்துக்காட்டு: சுய-குணப்படுத்தும் பாலிமர்கள் பூச்சுகள் மற்றும் பசைகளில் பயன்படுத்த உருவாக்கப்படுகின்றன, மேற்பரப்புகளை கீறல்கள் மற்றும் அரிப்பிலிருந்து பாதுகாக்கின்றன. சுய-குணப்படுத்தும் கான்கிரீட் கான்கிரீட் கட்டமைப்புகளின் ஆயுட்காலத்தை நீட்டிக்க உருவாக்கப்படுகிறது, இது விலையுயர்ந்த பழுதுபார்ப்புகளின் தேவையைக் குறைக்கிறது.

5. செயல்பாட்டுப் பொருட்கள்

செயல்பாட்டுப் பொருட்கள் உணர்தல், இயக்குதல் அல்லது ஆற்றல் மாற்றம் போன்ற குறிப்பிட்ட செயல்பாடுகளைச் செய்ய வடிவமைக்கப்பட்டுள்ளன. இந்த பொருட்கள் சென்சார்கள், ஆக்சுவேட்டர்கள் மற்றும் ஆற்றல் அறுவடை சாதனங்கள் உள்ளிட்ட பரந்த அளவிலான பயன்பாடுகளில் பயன்படுத்தப்படுகின்றன.

எடுத்துக்காட்டு: பைசோஎலக்ட்ரிக் பொருட்கள் சென்சார்கள் மற்றும் ஆக்சுவேட்டர்களில் பயன்படுத்தப்படுகின்றன, இயந்திர அழுத்தத்தை மின்சார சமிக்ஞைகளாகவும் நேர்மாறாகவும் மாற்றுகின்றன. தெர்மோஎலக்ட்ரிக் பொருட்கள் வெப்பத்தை மின்சாரமாகவும் நேர்மாறாகவும் மாற்றப் பயன்படுகின்றன, இது ஆற்றல் அறுவடை மற்றும் வெப்பநிலை கட்டுப்பாட்டை செயல்படுத்துகிறது.

6. அளவிடக்கூடிய உற்பத்தி

ஆய்வக ஆராய்ச்சிக்கும் தொழில்துறை பயன்பாட்டிற்கும் இடையிலான இடைவெளியைக் குறைப்பது ஒரு முக்கியமான அம்சமாகும். மேம்பட்ட பொருட்களின் பரவலான பயன்பாட்டிற்கு அளவிடக்கூடிய மற்றும் செலவு குறைந்த உற்பத்தி செயல்முறைகளை உருவாக்குவது அவசியம். இதில் தற்போதுள்ள உற்பத்தி நுட்பங்களை மேம்படுத்துதல் மற்றும் மேம்பட்ட பொருட்களின் குறிப்பிட்ட தேவைகளுக்கு ஏற்ப புதியவற்றை உருவாக்குதல் ஆகியவை அடங்கும்.

எடுத்துக்காட்டு: கிராஃபீனை அதிக அளவில் மற்றும் குறைந்த செலவில் உற்பத்தி செய்வதற்கான அளவிடக்கூடிய முறைகளை உருவாக்குவது மின்னணுவியல், கலவைகள் மற்றும் ஆற்றல் சேமிப்பில் அதன் பரவலான பயன்பாட்டிற்கு முக்கியமானது. விண்வெளி மற்றும் வாகனப் பயன்பாடுகளுக்காக உயர்தர 3டி-அச்சிடப்பட்ட பாகங்களை பெருமளவில் உற்பத்தி செய்வதற்கான வழிகளைக் கண்டுபிடிப்பது மற்றொரு குறிப்பிடத்தக்க சவாலாகும்.

முடிவுரை

மேம்பட்ட பொருட்கள் ஆராய்ச்சி என்பது ஒரு ஆற்றல்மிக்க மற்றும் வேகமாக வளர்ந்து வரும் துறையாகும், இது உலகளவில் பரந்த அளவிலான தொழில்களில் புதுமைகளை உந்துகிறது. நானோ பொருட்கள் மற்றும் கலவைகள் முதல் ஆற்றல் பொருட்கள் மற்றும் உயிர் பொருட்கள் வரை, மேம்பட்ட பண்புகளுடன் கூடிய புதிய பொருட்களின் வளர்ச்சி நம் உலகத்தை மாற்றியமைக்கிறது. ஆராய்ச்சி தொடரும்போதும் புதிய தொழில்நுட்பங்கள் வெளிவரும்போதும், ஆற்றல், சுகாதாரம், நிலைத்தன்மை மற்றும் பல தொடர்பான உலகளாவிய சவால்களை எதிர்கொள்வதில் மேம்பட்ட பொருட்கள் பெருகிய முறையில் முக்கியப் பங்கு வகிக்கும். மேம்பட்ட பொருட்களின் எதிர்காலம் பிரகாசமானது, புதுமை மற்றும் கண்டுபிடிப்புக்கான முடிவற்ற சாத்தியக்கூறுகளுடன் உள்ளது.

இந்த கண்டுபிடிப்புகளைப் பயன்படுத்த விரும்பும் தொழில் வல்லுநர்கள் மற்றும் நிறுவனங்களுக்கு பொருள் அறிவியலில் சமீபத்திய முன்னேற்றங்கள் குறித்து அறிந்திருப்பது முக்கியம். ஆராய்ச்சி மற்றும் மேம்பாட்டில் முதலீடு செய்வதன் மூலமும், ஒத்துழைப்புகளை வளர்ப்பதன் மூலமும், நீடித்த நடைமுறைகளை ஊக்குவிப்பதன் மூலமும், அனைவருக்கும் ஒரு சிறந்த எதிர்காலத்தை உருவாக்க மேம்பட்ட பொருட்களின் முழு திறனையும் நாம் திறக்க முடியும்.