पायरोलाइटिक कार्बन
पाइरोलाइटिक कार्बन सीसा के समान सामग्री है, किन्तु इसके उत्पादन में अवगुण के परिणामस्वरूप इसकी ग्राफीन शीट्स के बीच कुछ सहसंयोजक बंधन हैं।
पायरोलाइटिक कार्बन मानव निर्मित है और माना जाता है कि यह प्रकृति में नहीं पाया जाता है।[1] सामान्यतः यह हाइड्रोकार्बन को उसके अपघटन तापमान के समीप गर्म करके और ग्रेफाइट को क्रिस्टलाइज (पायरोलिसिस) की अनुमति देकर उत्पादित किया जाता है।
विधि सिंथेटिक फाइबर को निर्वात में गर्म करना है।
इसका उपयोग उच्च तापमान अनुप्रयोगों में किया जाता है जैसे मिसाइल नोज कोन, रॉकेट मोटर्स, हीट शील्ड्स, प्रयोगशाला भट्टियां, ग्रेफाइट-प्रबलित प्लास्टिक में, परमाणु ईंधन कणों की कोटिंग, और बायोमेडिकल जोड़ में।
भौतिक गुण
पाइरोलाइटिक ग्रेफाइट के प्रतिरूपो में सामान्यतः अभ्रक के समान एकल दरार (क्रिस्टल) तल होता है, क्योंकि ग्रेफीन की चादरें तलीय क्रम में क्रिस्टलीकृत होती हैं, जैसा कि इसके विपरीत होता है।[clarification needed] पाइरोलाइटिक कार्बन, जो सूक्ष्म अनियमित ढंग से उन्मुख क्षेत्र बनाता है। इस कारण से, पाइरोलाइटिक ग्रेफाइट कई असामान्य अनिसोट्रोपिक गुण प्रदर्शित करता है। यह पाइरोलाइटिक कार्बन की तुलना में दरार विमान के साथ अधिक तापीय चालकता है, जो इसे उपलब्ध सर्वोत्तम प्लानर ऊष्मीय चालकता में से एक बनाता है।
पाइरोलाइटिक ग्रेफाइट कुछ डिग्री तक नियंत्रित मोज़ेक के साथ मोज़ेक क्रिस्टल बनाता है।
पाइरोलाइटिक ग्रेफाइट भी अधिक प्रतिचुंबकीय (χ = −4×10−4) दरार तल के विरुद्ध है, जो किसी भी कमरे के तापमान डायमैग्नेट के सबसे बड़े प्रतिचुम्बकत्व (वजन द्वारा) को प्रदर्शित करता है। तुलना में[dubious ], पाइरोलाइटिक ग्रेफाइट में 0.9996 की सापेक्ष पारगम्यता है, जबकि बिस्मथ में 0.9998 (तालिका) की सापेक्ष पारगम्यता है।
चुंबकीय उत्तोलन
स्थायी चुंबक से चुंबकीय क्षेत्र के ऊपर स्थिर रूप से चुंबकीय उत्तोलन के लिए कुछ सामग्री बनाई जा सकती है। चूंकि चुंबकीय प्रतिकर्षण स्पष्ट रूप से और सरलता से किसी भी दो चुम्बकों के बीच प्राप्त किया जाता है, क्षेत्र का आकार ऊपरी चुंबक को समर्थन के अतिरिक्त बग़ल में धकेलने का कारण बनता है, जिससे चुंबकीय वस्तुओं के लिए स्थिर उत्तोलन असंभव हो जाता है (अर्नशॉ की प्रमेय देखें)। चूंकि, प्रबल प्रतिचुम्बकीय पदार्थ शक्तिशाली चुम्बकों के ऊपर उड़ सकते हैं।
1970 और 1980 के दशक में विकसित दुर्लभ-पृथ्वी स्थायी चुम्बकों की आसान उपलब्धता के साथ, पाइरोलाइटिक ग्रेफाइट का शक्तिशाली प्रतिचुंबकत्व इसे इस प्रभाव के लिए सुविधाजनक प्रदर्शन सामग्री बनाता है।
2012 में, जापान में शोध समूह ने प्रदर्शित किया कि पाइरोलाइटिक ग्रेफाइट लेजर प्रकाश या पर्याप्त शक्तिशाली प्राकृतिक सूर्य के प्रकाश का कताई या क्षेत्र ढाल की दिशा में आगे बढ़ने पर प्रतिक्रिया कर सकता है।[2][3] कार्बन की चुंबकीय संवेदनशीलता पर्याप्त रोशनी पर शक्तिहीन हो जाती है, जिससे विशिष्ट ज्यामिति का उपयोग करते समय सामग्री और आंदोलन के असंतुलित चुंबकीयकरण की ओर अग्रसर होता है।
अनुप्रयोग
- इसका उपयोग मिसाइल नोज कोन और पृथक करना (बॉयलऑफ-कूल्ड) रॉकेट मोटर के लिए गैर-प्रबलित किया जाता है।
- फाइबर के रूप में, इसका उपयोग प्लास्टिक और धातुओं को सुदृढ़ करने के लिए किया जाता है (कार्बन रेशा और ग्रेफाइट-प्रबलित प्लास्टिक देखें)।
- कंकड़-बिस्तर रिएक्टर | पेबल-बेड परमाणु रिएक्टर व्यक्तिगत कंकड़ के लिए न्यूट्रॉन मॉडरेटर के रूप में पाइरोलाइटिक कार्बन की कोटिंग का उपयोग करते हैं।
- हीट स्ट्रेस को कम करने के लिए ग्रेफाइट फर्नेस परमाणु अवशोषण भट्टियों में ग्रेफाइट क्यूवेट्स (ट्यूब) को कोट करने के लिए उपयोग किया जाता है, इस प्रकार क्युवेट जीवनकाल बढ़ता है।
- पायरोलाइटिक कार्बन का उपयोग इलेक्ट्रॉनिक थर्मल प्रबंधन में कई अनुप्रयोगों के लिए किया जाता है: थर्मल-इंटरफ़ेस सामग्री, हीट स्प्रेडर (शीट्स) और ताप सिंक (पंख)।
- कभी-कभी इसका उपयोग तंबाकू के पाइप बनाने में किया जाता है।
- इसका उपयोग कुछ उच्च-शक्ति वाले वैक्यूम ट्यूब में ग्रिड संरचनाओं को बनाने के लिए किया जाता है।
- यह न्यूट्रॉन और एक्स-रे प्रकिरण के अध्ययन के लिए मोनोक्रोमेटर के रूप में प्रयोग किया जाता है।
- प्रोस्थेटिक हार्ट वाल्व
- रेडियल हेड प्रोस्थेसिस
- इसका उपयोग ऑटोमोटिव उद्योगों में भी किया जाता है जहां दो घटकों के बीच वांछित मात्रा में घर्षण की आवश्यकता होती है।
- अत्यधिक उन्मुख पाइरोलाइटिक ग्रेफाइट (एचओपीजी) का उपयोग एचओपीजी स्पेक्ट्रोमीटर में फैलाने वाले तत्व के रूप में किया जाता है, जिसका उपयोग एक्स-रे स्पेक्ट्रोमेट्री के लिए किया जाता है।
- इसका उपयोग व्यक्तिगत सुरक्षा गियर में किया जाता है।[4]
बायोमेडिकल एप्लिकेशन
क्योंकि रक्त के थक्के सरलता से उस पर नहीं बनते हैं, प्रायः यह सुझाव दिया जाता है कि घनास्त्रता के खतरों को कम करने के लिए इस सामग्री के साथ रक्त-संपर्क कृत्रिम अंग को लाइन करें। उदाहरण के लिए, यह कृत्रिम हृदयों और कृत्रिम हृदय वाल्व में उपयोग पाता है। रक्त वाहिका स्टेंट, इसके विपरीत, प्रायः बहुलक के साथ पंक्तिबद्ध होते हैं जिसमें हेपरिन लटकन समूह के रूप में होता है, जो थक्के को रोकने के लिए दवा की क्रिया पर निर्भर करता है। यह कम से कम आंशिक रूप से पाइरोलाइटिक कार्बन की भंगुरता और बड़ी मात्रा में प्लास्टिसिटी (भौतिकी) के कारण होता है, जो विस्तार के समय स्टेंट से निकलता है।
पायरोलाइटिक कार्बन शारीरिक रूप से सही आर्थोपेडिक प्रत्यारोपण, उर्फ प्रतिस्थापन जोड़ को कोट करने के लिए चिकित्सा उपयोग में भी है। इस एप्लिकेशन में इसे वर्तमान में पायरोकार्बन नाम से विक्रय किया जाता है। इन प्रत्यारोपणों को यूएस खाद्य एवं औषधि प्रशासन द्वारा मेटाकार्पोफैलेंजल (अंगुली) प्रतिस्थापन के लिए हाथ में उपयोग के लिए अनुमोदित किया गया है। वे दो कंपनियों द्वारा निर्मित हैं: टॉर्नियर (बायोप्रोफाइल) और एसेंशन ऑर्थोपेडिक्स।[5] 23 सितंबर, 2011 को इंटेग्रा लाइफसाइंसेज ने एसेंशन ऑर्थोपेडिक्स का अधिग्रहण किया। कंपनी के पाइरोलाइटिक कार्बन इम्प्लांट्स का उपयोग पुराने ऑस्टियोआर्थराइटिस के विभिन्न रूपों के रोगियों के इलाज के लिए किया गया है।[6][7] जनवरी 2021 में, इंटेग्रा लाइफसाइंसेज ने अपनी आर्थोपेडिक्स कंपनी को स्मिथ+नेफ्यू को $240 मिलियन में विक्रय कर दिया।[8]
ऍफ़डीएने मानवीय उपकरण छूट के अनुसार पायरोकार्बन इंटरफैलेंजल ज्वाइंट रिप्लेसमेंट को भी सहमति दी है।[9]
फुटनोट्स
- ↑ Ratner, Buddy D. (2004). Pyrolytic carbon. In Biomaterials science: an introduction to materials in medicine. Academic Press. p. 171-180. ISBN 0-12-582463-7. Google Book Search. Retrieved 7 July 2011.
- ↑ Kobayashi, Masayuki; Abe, Jiro (2012-12-26). "Optical Motion Control of Maglev Graphite". Journal of the American Chemical Society (in English). 134 (51): 20593–20596. doi:10.1021/ja310365k. ISSN 0002-7863. PMID 23234502.
- ↑ Phillip Broadwith (4 January 2013). "Laser guided maglev graphite air hockey". Chemistry World. RSC.
- ↑ Technology, California Institute of (2021-08-28). "New Nanomaterial Resists Projectile Impact Better Than Kevlar". SciTechDaily (in English). Retrieved 2021-10-18.
- ↑ Cook, Stephen D.; Beckenbaugh, Robert D.; Redondo, Jacqueline; Popich, Laura S.; Klawitter, Jerome J.; Linscheid, Ronald L. (1999). "Long-Term Follow-up of Pyrolytic Carbon Metacarpophalangeal Implants". The Journal of Bone and Joint Surgery. 81 (5): 635–48. doi:10.2106/00004623-199905000-00005. PMID 10360692. Archived from the original on 2009-12-28. Retrieved 2010-11-09.
- ↑ Barrera-Ochoa, Sergi (September 2014). "Pyrocarbon Interposition (PyroDisk) Implant for Trapeziometacarpal Osteoarthritis: Minimum 5-Year Follow-Up". The Journal of Hand Surgery. 39 (11): 2150–2160. doi:10.1016/j.jhsa.2014.07.011. PMID 25218138 – via ResearchGate.
- ↑ Orbay, Jorge L. (December 2020). "Saddle Hemiarthroplasty for CMC Osteoarthritis". Operative Techniques in Orthopaedics. 30 (4): 100828. doi:10.1016/j.oto.2020.100828. S2CID 226363686 – via ScienceDirect.
- ↑ "Smith + Nephew closes Extremity Orthopedics purchase". MassDevice (in English). 2021-01-04. Retrieved 2021-10-18.
- ↑ "Ascension PIP: Summary of Safety and Probable Benefit HDE # H010005" (PDF). Food and Drug Administration. 22 March 2002. Retrieved 7 July 2011.
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