कैप्टन
कैप्टन एक पॉलीमाइड फिल्म है जिसका उपयोग नम्य मुद्रित परिपथ (समायोज्य 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 4 से 673 K (−269 से +400 °C) तापमान की एक विस्तृत श्रृंखला में स्थिर (स्वतन्त्र रूप से) रहता है, कैप्टन का उपयोग इलेक्ट्रॉनिक्स निर्माण, अंतरिक्ष अनुप्रयोगों, एक्स-रे उपकरणों के साथ और 3D प्रिंटिंग अनुप्रयोगों में किया जाता है। इसके अनुकूल ऊष्पीय गुणों और गैस निष्क्रमण विशेषताओं के परिणामस्वरूप परिशीतन 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 भी ड्यूपॉन्ट द्वारा निर्मित है।।[1][2] केप्टन नाम ई. आई. डु पोंट डे नेमॉर्स एंड कंपनी का एक पंजीकृत ट्रेडमार्क है।[3]
रसायन विज्ञान और वेरिएंट
केप्टन संश्लेषण स्टेप पोलीमराइज़ेशन में डायनहाइड्राइड के उपयोग का एक उदाहरण है। [5] [6] पॉली (एमिक एसिड) के रूप में जाना जाने वाला मध्यवर्ती बहुलक, सामान्यतः प्रतिक्रिया में नियोजित ध्रुवीय सॉल्वैंट्स के लिए मजबूत हाइड्रोजन बांड के कारण घुलनशील होता है। रिंग क्लोजर 470–570 K (200–300 °C) के उच्च तापमान पर किया जाता है।[7]
केप्टन के एचएन का रासायनिक नाम पॉली (4,4'-ऑक्सीडाइफेनिलीन-पाइरोमेलिटिमाइड) है। यह पाइरोमेलिटिक डायनहाइड्राइड (पीएमडीए) और 4,4'-ऑक्सीडाइफेनिलमाइन (ओडीए) के संघनन से उत्पन्न होता है।[8] केप्टन E दो डायनहाइड्राइड्स, PMDA और बाइफेनिलटेट्राकारबॉक्सिलिक एसिड डायनहाइड्राइड (BPDA), और दो डायमाइन्स, ODA और p-फेनिलिडायमाइन (PPD) का मिश्रण है। बीपीडीए घटक लचीला परिपथ्री अनुप्रयोगों में अधिक आयामी स्थिरता और सपाटता जोड़ता है। कैप्टन ई, कैप्टन एच की तुलना में कम तापीय विस्तार गुणांक (CTE), कम नमी अवशोषण, और आर्द्रताग्राही विस्तार (CHE) का कम गुणांक प्रदान करता है। [9] [10]
विशेषताएं
केप्टन 4 से 673 K (−269 से +400 °C) तापमान की एक विस्तृत श्रृंखला में स्थिर (स्वतन्त्र रूप से) रहता है।[4][5] 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.[6]
केप्टन इंसुलेशन की उम्र अस्वस्थ होती है: एक एफएए अध्ययन गर्म, आर्द्र वातावरण में गिरावट दिखाता है[7] या समुद्री जल की उपस्थिति में होता है। यह यांत्रिक पहनने के लिए बहुत खराब प्रतिरोध पाया गया, मुख्य रूप से विमान क्षोभ के कारण केबल हार्नेस के भीतर घर्षण करता है। 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 परिपथ के कारण होता है। कंपन और गर्मी के कारण केप्टन-वायर गिरावट और चाफिंग को जीवन की हानि के साथ स्थिर पंखी वायुयान और रोटरी विंग दोनों तरह के विमानों की कई दुर्घटनाएँ, जिनमें जीवन की हानि हुई। [[8]
नासा की एक आंतरिक रिपोर्ट के अनुसार, स्पेस शटल "तारों को कैप्टन नामक एक इन्सुलेटर के साथ लेपित किया गया था जो समय के साथ टूट जाता था, जिससे शॉर्ट परिपथ और संभावित रूप से आग लग जाती थी।" [9]
उपयोग
इलेक्ट्रॉनिक्स निर्माण
तापमान स्थिरता और इसकी विद्युत क्षमता की बड़ी रेंज के कारण, केप्टन टेप सामान्यतः इलेक्ट्रॉनिक निर्माण में इलेक्ट्रोस्टैटिक-संवेदनशील और समालोचनात्मक घटकों पर इन्सुलेशन और सुरक्षा परत के रूप में उपयोग किया जाता है। चूंकि यह पुनःप्रवाह सोल्डरन परिचालन के लिए आवश्यक तापमान को बनाए रख सकता है, इसकी सुरक्षा पूरी उत्पादन प्रक्रिया के समय उपलब्ध है, और केप्टन अधिकांशतः अंतिम उपभोक्ता उत्पाद में मौजूद रहता है।
अंतरिक्ष यान
अपोलो चंद्र मॉड्यूल का अवतरण आरोहण, और आरोहण इंजन के आस-पास, आरोहण के नीचे, ऊष्मारोधन प्रदान करने के लिए एल्युमिनेटेड केप्टन फोइल के वायुरोधक कंबल में ढके हुए थे। चंद्रमा से वापसी की यात्रा के समय, अपोलो 11 के अंतरिक्ष यात्री नील आर्मस्ट्रांग ने टिप्पणी की कि लूनर मॉड्यूल ईगल एसेंट स्टेज के लॉन्च के समय, 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 पालों के लिए एक अच्छा प्लास्टिक समर्थन माना है।[11]
नासा के न्यू होराइजन्स अंतरिक्ष यान ने केप्टन को एक अभिनव "थर्मस बोतल" इन्सुलेशन डिजाइन में उपयोग किया, जिससे की नौ साल से अधिक, 5-टेरामीटर (33-खगोलीय-इकाई) में 283 और 303 के (10 और 30 डिग्री सेल्सियस) के बीच शिल्प का संचालन किया जा सके। 14 जुलाई 2015 को बौने ग्रह प्लूटो से मिलने की यात्रा की गयी।[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 मायलर और केप्टन फिल्म के बीच डैक्रॉन मेश क्लॉथ की 18 परतों के थर्मल ब्लैंकेटिंग ने भी शिल्प को सूक्ष्म उल्कापिंडों से बचाने में मदद की।[13]
जेम्स वेब स्पेस टेलीस्कोप सनशील्ड पांच केप्टन ई शीट से बना होता है, जो अंतरिक्ष यान के शरीर से गर्मी को दूर करने के लिए एल्यूमीनियम और डोप्ड सिलिकॉन के साथ लेपित होता है।[14]
अंतर्राष्ट्रीय अंतरिक्ष स्टेशन पर सवार चालक दल ने अगस्त 2018 में कक्षीय परिसर के रूसी खंड से जुड़े सोयुज अंतरिक्ष यान में धीमी गति से रिसाव को अस्थायी रूप से ठीक करने के लिए केप्टन टेप का उपयोग किया।।[15] अक्टूबर 2020 में आईएसएस के ज़्वेज़्दा सर्विस मॉड्यूल के ट्रांसफर चैंबर में एक रिसाव को अस्थायी रूप से सील करने के लिए इसका फिर से उपयोग किया गया था। [16]
एक्स-रे
कैप्टन का उपयोग सामान्यतः सभी प्रकार के एक्स-रे स्रोतों (सिंक्रोटॉन बीम-लाइन्स और एक्स-रे ट्यूब)और एक्स-रे डिटेक्टरों के साथ उपयोग की जाने वाली विंडोज 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 सुविधा-प्राप्त सामग्री बनाता है। यह विकिरण क्षति के प्रति भी अपेक्षाकृत असंवेदनशील है होती ।[17]
3डी प्रिंटिंग
कैप्टन और ऐक्रिलोनाइट्राइल ब्यूटाडाईन स्टाइरीन एक दूसरे को अच्छी तरह से समर्थन करते हैं, जिसके कारण थ्री डी प्रिण्टर के लिए निर्माण सतह के रूप में कैप्टन का व्यापक उपयोग हुआ है। कैप्टन को एक सपाट सतह पर बिछाया जाता है और एबीएस को कैप्टन की सतह पर एक्सट्रूड किया जाता है। मुद्रित किया जा रहा एबीएस भाग बिल्ड प्लेटफ़ॉर्म से अलग नहीं किया जाता क्योंकि इसमें ठंड और सिकुड़न होती है, इसके भाग के विकृत होने से प्रिंट विफलता का एक सामान्य कारण है।[18] पॉलीएथेरिमाइड सतह का उपयोग करना एक अधिक स्थायी विकल्प है।[19]
शोधकर्ताओं ने केप्टन सहित 3डी-प्रिंट पॉलीमाइड सामग्री के लिए एक विधि तैयार की है।[20] केप्टन के पॉलीमिक एसिड अग्रगामी को एक एक्रिलाट क्रॉस लिंकर और फोटोइनिशिएटर के साथ मिलाया जाता है जो 3डी प्रिंटिंग के समय 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 को बराबर से अनुकरण किया जाता है [21]
अन्य
बहुत कम तापमान पर केप्टन की अपेक्षाकृत उच्च तापीय चालकता, इसके परावैद्युत गुणों और पतली चादरों के रूप में इसकी उपलब्धता के साथ, इसे क्रायोजेनिक्स में एक अनुकूल सामग्री बना दिया है, क्योंकि यह कम तापीय प्रवणता पर विद्युतीय इन्सुलेशन प्रदान करता है।
कैप्टन नियमित रूप से अति उच्च निर्वात वातावरण में एक इन्सुलेटर के रूप में उपयोग किया जाता है क्योंकि इसकी कम गैस निकालना दर होती है।[22]
कैप्टन-अवरोधित विद्युत तारों का व्यापक रूप से नागरिक और सैन्य विमानों में उपयोग किया गया है क्योंकि यह अन्य विसंवाहक की तुलना में हल्का है और इसमें अनुकूल रोधक और तापमान विशेषताएं होती हैं।
यह भी देखें
संदर्भ
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- ↑ "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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बाहरी संबंध
