மேற்பரப்புப் பொறியியல்: உலகளாவிய எதிர்காலத்திற்காகப் பொருட்களை மேம்படுத்துதல்

மேற்பரப்புப் பொறியியல் என்பது ஒரு பல்துறை சார்ந்த துறையாகும், இது ஒரு பொருளின் மேற்பரப்பை அதன் பண்புகள் மற்றும் செயல்திறனை மேம்படுத்துவதற்காக மாற்றுவதை உள்ளடக்கியது. விண்வெளி மற்றும் வாகனம் முதல் உயிரியல் மருத்துவம் மற்றும் உற்பத்தி வரை உலகெங்கிலும் உள்ள பல்வேறு தொழில்களில் இது ஒரு முக்கிய பங்கு வகிக்கிறது. பொருட்களின் மேற்பரப்புப் பண்புகளைத் தனிப்பயனாக்குவதன் மூலம், அவற்றின் தேய்மானத் தடை, அரிப்புப் பாதுகாப்பு, உயிரியல் இணக்கத்தன்மை மற்றும் பிற அத்தியாவசிய பண்புகளை நாம் மேம்படுத்தலாம், இது இறுதியில் நீண்ட ஆயுட்காலம், அதிகரித்த செயல்திறன் மற்றும் குறைந்த செலவுகளுக்கு வழிவகுக்கிறது.

மேற்பரப்புப் பொறியியல் என்றால் என்ன?

மேற்பரப்புப் பொறியியல் என்பது ஒரு பொருளின் மேற்பரப்பின் வேதியியல், இயற்பியல், இயந்திரவியல் அல்லது மின் பண்புகளை மாற்றுவதை நோக்கமாகக் கொண்ட பரந்த அளவிலான நுட்பங்களை உள்ளடக்கியது. இந்த நுட்பங்கள் பூச்சுகளைச் சேர்ப்பது, ஏற்கனவே உள்ள மேற்பரப்பு அடுக்கை மாற்றுவது அல்லது முற்றிலும் புதிய மேற்பரப்பு கட்டமைப்புகளை உருவாக்குவது ஆகியவற்றை உள்ளடக்கியிருக்கலாம். இதன் முதன்மை நோக்கம், மொத்தப் பொருளுடன் ஒப்பிடும்போது சிறந்த பண்புகளை வெளிப்படுத்தும் ஒரு மேற்பரப்பை உருவாக்குவதாகும், இது குறிப்பிட்ட பயன்பாடுகளுக்கு அதன் செயல்திறனை மேம்படுத்துகிறது.

முழுப் பொருளின் அளவையும் பாதிக்கும் மொத்தப் பொருள் செயலாக்கத்தைப் போலன்றி, மேற்பரப்புப் பொறியியல் வெளிப்புற அடுக்கில் மட்டுமே கவனம் செலுத்துகிறது, இது பொதுவாக சில நானோமீட்டர்கள் முதல் பல மில்லிமீட்டர்கள் வரை தடிமன் கொண்டது. இந்த உள்ளூர்மயமாக்கப்பட்ட அணுகுமுறை, பொறியாளர்கள் அடிப்படையான பொருளின் முக்கிய பண்புகளை கணிசமாக மாற்றாமல் மேற்பரப்புப் பண்புகளைத் தனிப்பயனாக்க அனுமதிக்கிறது, இது பொருள் செயல்திறனை மேம்படுத்துவதற்கான ஒரு செலவு குறைந்த மற்றும் பல்துறை தீர்வாக அமைகிறது.

மேற்பரப்புப் பொறியியல் ஏன் முக்கியமானது?

ஒரு பொருளின் மேற்பரப்பு அதன் சூழலுடன் தொடர்பு கொள்ளும் முதல் புள்ளி என்பதால் மேற்பரப்புப் பொறியியலின் முக்கியத்துவம் எழுகிறது. தேய்மானம், அரிப்பு, உராய்வு மற்றும் ஒட்டுதல் போன்ற இடைவினைகள் இந்த இடைமுகத்தில் நிகழ்கின்றன. மேற்பரப்பை மாற்றுவதன் மூலம், இந்த இடைவினைகளைக் கட்டுப்படுத்தி, பொருளின் ஒட்டுமொத்த செயல்திறன் மற்றும் நீடித்துழைப்பை நாம் மேம்படுத்தலாம்.

மேற்பரப்புப் பொறியியல் வழங்கும் பின்வரும் நன்மைகளைக் கவனியுங்கள்:

• மேம்படுத்தப்பட்ட தேய்மானத் தடை: டைட்டானியம் நைட்ரைடு (TiN) அல்லது வைரம் போன்ற கார்பன் (DLC) போன்ற கடினமான பூச்சுகளைப் பயன்படுத்துவது, கியர்கள், தாங்கு உருளைகள் மற்றும் வெட்டும் கருவிகள் போன்ற உராய்வுக்கு உட்பட்ட கூறுகளில் தேய்மானத்தை கணிசமாகக் குறைக்கும்.
• அதிகரிக்கப்பட்ட அரிப்புப் பாதுகாப்பு: ஆனோடைசிங் அல்லது முலாம் பூசுதல் போன்ற மேற்பரப்பு சிகிச்சைகள், கடுமையான சூழல்களில் அரிப்பைத் தடுக்கும் ஒரு பாதுகாப்பு அடுக்கை உருவாக்கலாம், இது கடல் அல்லது தொழில்துறை அமைப்புகளில் உலோகக் கட்டமைப்புகள் மற்றும் கூறுகளின் ஆயுளை நீட்டிக்கும்.
• குறைக்கப்பட்ட உராய்வு: குறைந்த உராய்வு பூச்சுகளைப் பயன்படுத்துவது ஆற்றல் இழப்பைக் குறைத்து இயந்திர அமைப்புகளில் செயல்திறனை மேம்படுத்தும், வாகனங்களில் எரிபொருள் நுகர்வைக் குறைத்து, சறுக்கும் கூறுகளின் செயல்திறனை மேம்படுத்தும்.
• அதிகரிக்கப்பட்ட உயிரியல் இணக்கத்தன்மை: மேற்பரப்பு மாற்றங்கள் மருத்துவப் प्रत्याரோபங்களின் உயிரியல் இணக்கத்தன்மையை மேம்படுத்தி, உயிரணு ஒட்டுதல் மற்றும் சுற்றியுள்ள திசுக்களுடன் ஒருங்கிணைப்பை ஊக்குவிக்கும், இது மேம்பட்ட குணப்படுத்துதலுக்கும் நிராகரிப்பு விகிதங்கள் குறைவதற்கும் வழிவகுக்கிறது. எடுத்துக்காட்டாக, எலும்பு ஒருங்கிணைப்பை மேம்படுத்த டைட்டானியம் प्रत्याரோபங்கள் பெரும்பாலும் ஹைட்ராக்ஸிஅபடைட் பூச்சுகளுடன் சிகிச்சையளிக்கப்படுகின்றன.
• மேம்படுத்தப்பட்ட ஒளியியல் பண்புகள்: மேற்பரப்புகளின் பிரதிபலிப்பு, கடத்துத்திறன் அல்லது உறிஞ்சுதல் ஆகியவற்றைக் கட்டுப்படுத்த மென்படலங்கள் பயன்படுத்தப்படலாம், இது ஒளியியல் கருவிகள், சோலார் செல்கள் மற்றும் காட்சிகளின் செயல்திறனை மேம்படுத்துகிறது.
• மேம்படுத்தப்பட்ட ஒட்டுதல்: மேற்பரப்பு சிகிச்சைகள் பூச்சுகள் மற்றும் ஒட்டிகளின் ஒட்டுதலை மேம்படுத்தி, வெவ்வேறு பொருட்களுக்கு இடையே ஒரு வலுவான மற்றும் நீடித்த பிணைப்பை உறுதி செய்கின்றன, இது விண்வெளி மற்றும் வாகன உற்பத்தியில் அவசியமானது.

பொதுவான மேற்பரப்புப் பொறியியல் நுட்பங்கள்

பல்வேறு வகையான மேற்பரப்புப் பொறியியல் நுட்பங்கள் உள்ளன, ஒவ்வொன்றும் குறிப்பிட்ட பயன்பாடு மற்றும் பொருளைப் பொறுத்து தனித்துவமான நன்மைகள் மற்றும் தீமைகளை வழங்குகின்றன. மிகவும் பொதுவான சில நுட்பங்கள் இங்கே:

பூச்சு நுட்பங்கள்

பூச்சு நுட்பங்கள் ஒரு அடி மூலக்கூறின் மேற்பரப்பில் ஒரு ভিন্নப் பொருளின் மெல்லிய அடுக்கைப் பயன்படுத்துவதை உள்ளடக்கியது. இந்த அடுக்கு விரும்பிய பண்புகளைப் பொறுத்து உலோகமாக, பீங்கானாக, பாலிமராக அல்லது கலவையாக இருக்கலாம்.

• இயற்பியல் நீராவிப் படிவு (PVD): PVD நுட்பங்கள் ஒரு பூச்சுப் பொருளை ஆவியாக்கி, அதை ஒரு வெற்றிடச் சூழலில் அடி மூலக்கூறின் மீது படிய வைப்பதை உள்ளடக்கியது. பொதுவான PVD முறைகளில் ஸ்பட்டரிங், ஆவியாக்கல் மற்றும் அயன் முலாம் பூசுதல் ஆகியவை அடங்கும். PVD பூச்சுகள் அவற்றின் அதிகக் கடினத்தன்மை, தேய்மானத் தடை மற்றும் அரிப்புப் பாதுகாப்பிற்காக அறியப்படுகின்றன. எடுத்துக்காட்டாக, PVD மூலம் பூசப்பட்ட TiN பூச்சுகள், வெட்டுக் கருவிகளின் ஆயுளை நீட்டிக்கவும், செயல்திறனை மேம்படுத்தவும் பரவலாகப் பயன்படுத்தப்படுகின்றன.
• வேதியியல் நீராவிப் படிவு (CVD): CVD நுட்பங்கள் ஒரு திடமான பூச்சை உருவாக்க, உயர்ந்த வெப்பநிலையில் அடி மூலக்கூறின் மேற்பரப்பில் வாயு முன்னோடிகளை வினைபுரிய வைப்பதை உள்ளடக்கியது. CVD பூச்சுகள் அவற்றின் சிறந்த இணக்கம் மற்றும் சிக்கலான வடிவங்களைப் பூசும் திறனுக்காக அறியப்படுகின்றன. மின்னணுவியல் பயன்பாடுகளுக்கான சிலிக்கான் நைட்ரைடு (Si3N4) பூச்சுகளையும், வெட்டுக் கருவிகளுக்கான வைரப் பூச்சுகளையும் படிய வைக்க CVD பொதுவாகப் பயன்படுத்தப்படுகிறது.
• வெப்பத் தெளிப்பு (Thermal Spraying): வெப்பத் தெளிப்பு நுட்பங்கள் ஒரு பூச்சுப் பொருளை உருக்கி, அதிக வேக வாயு ஓட்டத்தைப் பயன்படுத்தி அடி மூலக்கூறின் மீது தெளிப்பதை உள்ளடக்கியது. பொதுவான வெப்பத் தெளிப்பு முறைகளில் பிளாஸ்மா தெளிப்பு, சுடர் தெளிப்பு மற்றும் அதிவேக ஆக்சி-எரிபொருள் (HVOF) தெளிப்பு ஆகியவை அடங்கும். வெப்பத் தெளிப்பு பூச்சுகள் அரிப்புப் பாதுகாப்பு, தேய்மானத் தடை மற்றும் வெப்பத்தடுப்பு பயன்பாடுகளுக்குப் பரவலாகப் பயன்படுத்தப்படுகின்றன. எடுத்துக்காட்டாக, HVOF மூலம் தெளிக்கப்பட்ட WC-Co பூச்சுகள் விமானத்தின் தரையிறங்கும் கியர்களில் தேய்மானத் தடைக்காகப் பயன்படுத்தப்படுகின்றன.
• மின் முலாம் பூசுதல் (Electroplating): மின் முலாம் பூசுதல் என்பது ஒரு மின்வேதியியல் செயல்முறையைப் பயன்படுத்தி ஒரு கடத்தும் அடி மூலக்கூறின் மீது ஒரு மெல்லிய உலோக அடுக்கைப் படிய வைப்பதை உள்ளடக்கியது. அரிப்புப் பாதுகாப்பு, அலங்காரப் பூச்சு மற்றும் மின் கடத்துத்திறனை மேம்படுத்துதல் ஆகியவற்றிற்காக மின் முலாம் பூசுதல் பரவலாகப் பயன்படுத்தப்படுகிறது. பொதுவான மின் முலாம் உலோகங்களில் குரோமியம், நிக்கல், தாமிரம் மற்றும் தங்கம் ஆகியவை அடங்கும். எடுத்துக்காட்டாக, குரோம் முலாம் வாகன பாகங்களில் அரிப்புப் பாதுகாப்பு மற்றும் அழகியல் தோற்றத்திற்காகப் பயன்படுத்தப்படுகிறது.
• சோல்-ஜெல் பூச்சு (Sol-Gel Coating): சோல்-ஜெல் பூச்சு என்பது மென்படலங்கள் மற்றும் பூச்சுகளை உற்பத்தி செய்யப் பயன்படுத்தப்படும் ஒரு ஈர வேதியியல் நுட்பமாகும். இது ஒரு சோல் (திடத் துகள்களின் கூழ்மக் கரைசல்) உருவாவதையும், பின்னர் அது ஜெல் ஆகி அடி மூலக்கூறின் மீது ஒரு திடமான வலையமைப்பை உருவாக்குவதையும் உள்ளடக்கியது. சோல்-ஜெல் பூச்சுகள் அரிப்புப் பாதுகாப்பு, ஒளியியல் பூச்சுகள் மற்றும் சென்சார்கள் உள்ளிட்ட பல்வேறு பயன்பாடுகளுக்குப் பயன்படுத்தப்படலாம்.

மேற்பரப்பு மாற்ற நுட்பங்கள்

மேற்பரப்பு மாற்ற நுட்பங்கள் ஒரு தனி பூச்சைச் சேர்க்காமல், ஒரு பொருளின் ஏற்கனவே உள்ள மேற்பரப்பு அடுக்கை மாற்றுவதை உள்ளடக்கியது. இந்த நுட்பங்கள் மேற்பரப்பு கடினத்தன்மை, தேய்மானத் தடை மற்றும் அரிப்புப் பாதுகாப்பை மேம்படுத்தலாம்.

• அயன் செருகல் (Ion Implantation): அயன் செருகல் என்பது அடி மூலக்கூறின் மேற்பரப்பில் அதிக ஆற்றல் கொண்ட அயன்களை மோத வைப்பதை உள்ளடக்கியது, இது பொருளுக்குள் ஊடுருவி அதன் கலவை மற்றும் பண்புகளை மாற்றுகிறது. உலோகங்கள் மற்றும் குறைக்கடத்திகளின் தேய்மானத் தடை மற்றும் அரிப்புப் பாதுகாப்பை மேம்படுத்த அயன் செருகல் பொதுவாகப் பயன்படுத்தப்படுகிறது. எடுத்துக்காட்டாக, துருப்பிடிக்காத எஃகு கூறுகளின் மேற்பரப்பைக் கடினப்படுத்த நைட்ரஜன் அயன் செருகல் பயன்படுத்தப்படுகிறது.
• லேசர் மேற்பரப்பு சிகிச்சை (Laser Surface Treatment): லேசர் மேற்பரப்பு சிகிச்சை என்பது ஒரு லேசர் கற்றையைப் பயன்படுத்தி ஒரு பொருளின் மேற்பரப்பை மாற்றுவதை உள்ளடக்கியது. மேற்பரப்பைக் கடினப்படுத்துதல், மேற்பரப்பு உலோகக் கலவையாக்கல் மற்றும் மேற்பரப்பு உறை பூசுதல் உள்ளிட்ட பல்வேறு பயன்பாடுகளுக்கு லேசர் மேற்பரப்பு சிகிச்சையைப் பயன்படுத்தலாம். கியர்கள் மற்றும் பிற இயந்திரக் கூறுகளின் தேய்மானத் தடையை மேம்படுத்த லேசர் கடினப்படுத்துதல் பயன்படுத்தப்படுகிறது.
• வெப்ப சிகிச்சை (Heat Treatment): வெப்ப சிகிச்சை என்பது ஒரு பொருளின் நுண்கட்டமைப்பு மற்றும் பண்புகளை மாற்றுவதற்காக அதைச் சூடாக்கி குளிர்விப்பதை உள்ளடக்கியது. கார்புரைசிங் மற்றும் நைட்ரைடிங் போன்ற மேற்பரப்பு வெப்ப சிகிச்சை நுட்பங்கள், எஃகு கூறுகளின் மேற்பரப்பு கடினத்தன்மை மற்றும் தேய்மானத் தடையை மேம்படுத்தப் பயன்படுத்தப்படுகின்றன.
• ஷாட் பீனிங் (Shot Peening): ஷாட் பீனிங் என்பது எஃகு ஷாட் அல்லது கண்ணாடி மணிகள் போன்ற சிறிய கோள ஊடகங்களுடன் ஒரு பொருளின் மேற்பரப்பை மோத வைப்பதை உள்ளடக்கியது. ஷாட் பீனிங் மேற்பரப்பில் அழுத்த எச்சத் தகைவுகளைத் தூண்டுகிறது, இது பொருளின் சோர்வுத் தடை மற்றும் தேய்மானத் தடையை மேம்படுத்தும். ஷாட் பீனிங் விண்வெளி மற்றும் வாகனத் தொழில்களில் பரவலாகப் பயன்படுத்தப்படுகிறது.

மென்படலப் படிவு நுட்பங்கள்

மென்படலப் படிவு நுட்பங்கள் ஒரு அடி மூலக்கூறில் குறிப்பிட்ட பண்புகளைக் கொண்ட பொருட்களின் மெல்லிய அடுக்குகளை உருவாக்கப் பயன்படுகின்றன. இந்த படலங்கள் நுண்மின்னணுவியல், ஒளியியல் மற்றும் சென்சார்கள் உள்ளிட்ட பல்வேறு பயன்பாடுகளுக்குப் பயன்படுத்தப்படலாம்.

• ஸ்பட்டரிங் (Sputtering): ஸ்பட்டரிங் என்பது ஒரு இலக்குப் பொருளை அயன்களால் மோத வைப்பதை உள்ளடக்கியது, இதனால் அணுக்கள் இலக்கிலிருந்து வெளியேற்றப்பட்டு அடி மூலக்கூறில் படிய வைக்கப்படுகின்றன. ஸ்பட்டரிங் என்பது உலோகங்கள், பீங்கான்கள் மற்றும் பாலிமர்கள் உட்பட பலதரப்பட்ட பொருட்களைப் படிய வைக்கப் பயன்படும் ஒரு பல்துறை நுட்பமாகும்.
• ஆவியாக்கல் (Evaporation): ஆவியாக்கல் என்பது ஒரு வெற்றிடச் சூழலில் ஒரு பொருளை அது ஆவியாகும் வரை சூடாக்கி, பின்னர் அந்த நீராவியை அடி மூலக்கூறில் படிய வைப்பதை உள்ளடக்கியது. உலோகங்கள் மற்றும் குறைக்கடத்திகளின் மென்படலங்களைப் படிய வைக்க ஆவியாக்கல் பொதுவாகப் பயன்படுத்தப்படுகிறது.
• மூலக்கூறு கற்றை எபிடாக்ஸி (MBE): MBE என்பது மிகவும் கட்டுப்படுத்தப்பட்ட படிவு நுட்பமாகும், இது அணு நிலைத் துல்லியத்துடன் மென்படலங்களை உருவாக்க அனுமதிக்கிறது. மின்னணு மற்றும் ஒளியியல் கருவிகளுக்கான குறைக்கடத்தி பல்லினக் கட்டமைப்புகளை வளர்க்க MBE பொதுவாகப் பயன்படுத்தப்படுகிறது.
• அணு அடுக்கு படிவு (ALD): ALD என்பது தொடர்ச்சியான சுய-வரம்புபடுத்தும் வாயு-திட வினைகளை அடிப்படையாகக் கொண்ட ஒரு மென்படலப் படிவு நுட்பமாகும். துல்லியமான தடிமன் கட்டுப்பாட்டுடன் மிகவும் இணக்கமான மென்படலங்களை உருவாக்க ALD பயன்படுத்தப்படுகிறது.

மேற்பரப்புப் பொறியியலின் பயன்பாடுகள்

மேற்பரப்புப் பொறியியல் பலதரப்பட்ட தொழில்களில் பயன்பாடுகளைக் கொண்டுள்ளது, ஒவ்வொன்றும் அது வழங்கும் தனித்துவமான நன்மைகளைப் பயன்படுத்துகின்றன. சில குறிப்பிடத்தக்க எடுத்துக்காட்டுகள் இங்கே:

விண்வெளித் தொழில்

விண்வெளித் தொழிலில், விமானக் கூறுகளின் செயல்திறன் மற்றும் நீடித்துழைப்பை மேம்படுத்துவதில் மேற்பரப்புப் பொறியியல் முக்கியமானது. அரிப்பு, தேய்வு மற்றும் தேய்மானத்திலிருந்து பாதுகாக்க பூச்சுகள் பயன்படுத்தப்படுகின்றன, இது டர்பைன் பிளேடுகள், தரையிறங்கும் கியர் மற்றும் விமானஉடல் பேனல்கள் போன்ற முக்கியமான பாகங்களின் ஆயுளை நீட்டிக்கிறது. எடுத்துக்காட்டாக, டர்பைன் பிளேடுகளில் தீவிர வெப்பநிலையைத் தாங்குவதற்காக வெப்பத் தடுப்பு பூச்சுகள் (TBCs) பூசப்படுகின்றன, இது இயந்திர செயல்திறனை மேம்படுத்தி எரிபொருள் நுகர்வைக் குறைக்கிறது. தரையிறங்கும் மற்றும் புறப்படும் போது ஏற்படும் சேதத்தைத் தடுக்க தரையிறங்கும் கியர் கூறுகளில் தேய்மான-எதிர்ப்பு பூச்சுகள் பயன்படுத்தப்படுகின்றன.

வாகனத் தொழில்

வாகனத் தொழில், வாகனங்களின் செயல்திறன், அழகியல் மற்றும் ஆயுளை மேம்படுத்த மேற்பரப்புப் பொறியியலைப் பயன்படுத்துகிறது. அரிப்பு, தேய்மானம் மற்றும் கீறல்களிலிருந்து பாதுகாக்க பூச்சுகள் பயன்படுத்தப்படுகின்றன, இது கார் பாடிகள், இயந்திரக் கூறுகள் மற்றும் உட்புற அலங்காரங்களின் தோற்றத்தையும் நீடித்துழைப்பையும் மேம்படுத்துகிறது. எடுத்துக்காட்டாக, குரோம் முலாம் பம்பர்கள் மற்றும் டிரிம்களில் அரிப்புப் பாதுகாப்பு மற்றும் அலங்காரப் பூச்சுக்காகப் பயன்படுத்தப்படுகிறது. DLC பூச்சுகள் இயந்திரக் கூறுகளில் உராய்வு மற்றும் தேய்மானத்தைக் குறைக்கப் பயன்படுத்தப்படுகின்றன, இது எரிபொருள் செயல்திறனை மேம்படுத்துகிறது.

உயிரியல் மருத்துவப் பொறியியல்

உயிரியல் மருத்துவப் பொறியியலில், உயிரியல் இணக்கமான மருத்துவப் प्रत्याரோபங்கள் மற்றும் சாதனங்களை உருவாக்குவதற்கு மேற்பரப்புப் பொறியியல் அவசியமானது. பொருட்களின் உயிரியல் இணக்கத்தன்மையை மேம்படுத்தவும், உயிரணு ஒட்டுதல் மற்றும் சுற்றியுள்ள திசுக்களுடன் ஒருங்கிணைப்பை ஊக்குவிக்கவும் மேற்பரப்பு மாற்றங்கள் பயன்படுத்தப்படுகின்றன. எடுத்துக்காட்டாக, டைட்டானியம் प्रत्याரோபங்கள் எலும்பு ஒருங்கிணைப்பை மேம்படுத்த ஹைட்ராக்ஸிஅபடைட் பூச்சுகளுடன் சிகிச்சையளிக்கப்படுகின்றன. தொற்றுநோயைத் தடுக்க வடிகுழாய்கள் மற்றும் பிற மருத்துவ சாதனங்களில் நுண்ணுயிர் எதிர்ப்பு பூச்சுகள் பயன்படுத்தப்படுகின்றன.

உற்பத்தித் தொழில்

உற்பத்தித் தொழில் வெட்டுக் கருவிகள், அச்சுகள் மற்றும் டை-களின் செயல்திறன் மற்றும் ஆயுளை மேம்படுத்த மேற்பரப்புப் பொறியியலைப் பயன்படுத்துகிறது. வெட்டுக் கருவிகளின் தேய்மானத் தடையையும் வெட்டும் வேகத்தையும் அதிகரிக்க கடினமான பூச்சுகள் பயன்படுத்தப்படுகின்றன. அச்சுகள் மற்றும் டை-களில் ஒட்டுவதைத் தடுக்கவும் பாகத்தை எளிதாக வெளியேற்றவும் ஒட்டாத பூச்சுகள் பயன்படுத்தப்படுகின்றன. எடுத்துக்காட்டாக, டிரில் பிட்கள் மற்றும் எண்ட் மில்களில் அவற்றின் ஆயுளை நீட்டிக்கவும் வெட்டும் செயல்திறனை மேம்படுத்தவும் TiN பூச்சுகள் பயன்படுத்தப்படுகின்றன. உராய்வைக் குறைக்கவும் பாகத்தை எளிதாக வெளியேற்றவும் DLC பூச்சுகள் ஊசி அச்சுகளில் பயன்படுத்தப்படுகின்றன.

மின்னணுவியல் தொழில்

மின்னணுவியல் துறையில், நுண்மின்னணு சாதனங்கள் மற்றும் கூறுகளின் புனைவில் மேற்பரப்புப் பொறியியல் ஒரு முக்கிய பங்கு வகிக்கிறது. டிரான்சிஸ்டர்கள், மின்தேக்கிகள் மற்றும் பிற அத்தியாவசிய மின்னணு கூறுகளை உருவாக்க மென்படலங்கள் பயன்படுத்தப்படுகின்றன. மின்னணு சாதனங்களின் செயல்திறன் மற்றும் நம்பகத்தன்மையை மேம்படுத்த மேற்பரப்பு செயலற்றதாக்கும் நுட்பங்கள் பயன்படுத்தப்படுகின்றன. எடுத்துக்காட்டாக, சிலிக்கான் டை ஆக்சைடு (SiO2) படலங்கள் MOSFET-களில் கேட் மின்கடத்தாப் பொருளாகப் பயன்படுத்தப்படுகின்றன. மாசு மற்றும் அரிப்பிலிருந்து குறைக்கடத்தி சாதனங்களைப் பாதுகாக்க செயலற்றதாக்கும் அடுக்குகள் பயன்படுத்தப்படுகின்றன.

மேற்பரப்புப் பொறியியலில் எதிர்காலப் போக்குகள்

மேற்பரப்புப் பொறியியல் துறை தொடர்ந்து வளர்ந்து வருகிறது, புதிய நுட்பங்கள் மற்றும் பயன்பாடுகள் தொடர்ந்து வெளிவருகின்றன. சில முக்கிய எதிர்காலப் போக்குகள் பின்வருமாறு:

• நானோ தொழில்நுட்பம்: முன்னோடியில்லாத பண்புகளைக் கொண்ட மேற்பரப்புகளை உருவாக்க நானோ பொருட்கள் மற்றும் நானோ கட்டமைப்புப் பூச்சுகளின் பயன்பாடு. நானோ துகள்களைப் பூச்சுகளில் இணைத்து அவற்றின் கடினத்தன்மை, தேய்மானத் தடை மற்றும் அரிப்புப் பாதுகாப்பை மேம்படுத்தலாம். ஈரமாக்கும் நடத்தை, ஒட்டுதல் மற்றும் ஒளியியல் பண்புகளைக் கட்டுப்படுத்த நானோ கட்டமைப்பு மேற்பரப்புகளை உருவாக்கலாம்.
• சேர்க்கை உற்பத்தி (Additive Manufacturing): தனிப்பயனாக்கப்பட்ட மேற்பரப்புப் பண்புகளுடன் பாகங்களை உருவாக்க மேற்பரப்புப் பொறியியல் நுட்பங்களைச் சேர்க்கை உற்பத்தியுடன் (3D பிரிண்டிங்) ஒருங்கிணைத்தல். இது குறிப்பிட்ட பயன்பாடுகளுக்கு உகந்த மேற்பரப்பு பண்புகளுடன் சிக்கலான வடிவவியல்களை உருவாக்க அனுமதிக்கிறது.
• ஸ்மார்ட் பூச்சுகள்: வெப்பநிலை, அழுத்தம் அல்லது pH போன்ற சூழல் மாற்றங்களுக்குப் பதிலளிக்கக்கூடிய பூச்சுகளை உருவாக்குதல். இந்தப் பூச்சுகள் சுய-குணப்படுத்தும் பூச்சுகள், சுய-சுத்தம் செய்யும் மேற்பரப்புகள் மற்றும் சென்சார்கள் உள்ளிட்ட பல்வேறு பயன்பாடுகளுக்குப் பயன்படுத்தப்படலாம்.
• நிலையான மேற்பரப்புப் பொறியியல்: கழிவு, ஆற்றல் நுகர்வு மற்றும் அபாயகரமான பொருட்களின் பயன்பாட்டைக் குறைக்கும் சுற்றுச்சூழலுக்கு உகந்த மேற்பரப்புப் பொறியியல் நுட்பங்களை உருவாக்குதல். இது உயிரி அடிப்படையிலான பூச்சுகள், நீர் அடிப்படையிலான பூச்சுகள் மற்றும் ஆற்றல்-திறனுள்ள படிவு செயல்முறைகளின் வளர்ச்சியை உள்ளடக்கியது.
• தரவு சார்ந்த மேற்பரப்புப் பொறியியல்: இயந்திரக் கற்றல் மற்றும் செயற்கை நுண்ணறிவைப் பயன்படுத்தி மேற்பரப்புப் பொறியியல் செயல்முறைகளை மேம்படுத்தவும், பூசப்பட்ட பொருட்களின் செயல்திறனைக் கணிக்கவும். இது மிகவும் திறமையான மற்றும் பயனுள்ள மேற்பரப்புப் பொறியியல் தீர்வுகளின் வளர்ச்சிக்கு வழிவகுக்கும்.

முடிவுரை

மேற்பரப்புப் பொறியியல் என்பது ஒரு முக்கிய மற்றும் வேகமாக வளர்ந்து வரும் துறையாகும், இது பலதரப்பட்ட தொழில்களில் பொருட்களின் செயல்திறன் மற்றும் நீடித்துழைப்பை மேம்படுத்துவதில் முக்கிய பங்கு வகிக்கிறது. பொருட்களின் மேற்பரப்புப் பண்புகளைத் தனிப்பயனாக்குவதன் மூலம், அவற்றின் தேய்மானத் தடை, அரிப்புப் பாதுகாப்பு, உயிரியல் இணக்கத்தன்மை மற்றும் பிற அத்தியாவசிய பண்புகளை நாம் மேம்படுத்தலாம், இது நீண்ட ஆயுட்காலம், அதிகரித்த செயல்திறன் மற்றும் குறைந்த செலவுகளுக்கு வழிவகுக்கிறது. தொழில்நுட்பம் தொடர்ந்து முன்னேறும்போது, புதிய கண்டுபிடிப்புகளை செயல்படுத்துவதிலும் உலகளாவிய சவால்களை எதிர்கொள்வதிலும் மேற்பரப்புப் பொறியியல் இன்னும் முக்கியத்துவம் பெறும். விண்வெளி மற்றும் வாகனம் முதல் உயிரியல் மருத்துவம் மற்றும் மின்னணுவியல் வரை, மேற்பரப்புப் பொறியியல் ஒரு நிலையான மற்றும் தொழில்நுட்ப ரீதியாக மேம்பட்ட எதிர்காலத்திற்கு வழி வகுக்கிறது. ஆராய்ச்சி மற்றும் மேம்பாட்டில் உலகளாவிய ஒத்துழைப்பு, உலகளவில் பொருந்தக்கூடிய புதுமையான மேற்பரப்புப் பொறியியல் தீர்வுகளை வளர்க்கும்.