কোয়ার্টজ ফাইবার: উচ্চ তাপমাত্রা প্রতিরোধী, অগ্নি প্রতিরোধক এবং তাপ নিরোধক।

১. সারসংক্ষেপ

কোয়ার্টজ ফাইবার হলো এক প্রকার উচ্চ-কার্যক্ষমতাসম্পন্ন বিশেষ গ্লাস ফাইবার, যা এর উচ্চ বিশুদ্ধতা, উচ্চ তাপ প্রতিরোধ ক্ষমতা, নিম্ন ডাইইলেকট্রিক কনস্ট্যান্ট এবং লসের জন্য পরিচিত। এটি সাধারণত মহাকাশের মতো উচ্চ-প্রযুক্তি ক্ষেত্রে ব্যবহৃত হয়। এটি বুদ্ধিমান প্রযুক্তির মাধ্যমে উৎপাদিত হয়।

২. কোয়ার্টজ ফাইবারের কর্মক্ষমতার বৈশিষ্ট্য

কোয়ার্টজ ফাইবারে উচ্চ মাত্রায় সিলিকা থাকে, যা কঠিন কোয়ার্টজের কিছু বৈশিষ্ট্য ও কার্যকারিতা ধরে রাখে। এটি উচ্চ তাপ প্রতিরোধ ক্ষমতা, উচ্চ তাপমাত্রা ও কম্পাঙ্কে বৈদ্যুতিক নিরোধক এবং চমৎকার রাসায়নিক স্থিতিশীলতা প্রদর্শন করে। এটি ১০৫০℃-এর নিচে দীর্ঘমেয়াদী ব্যবহার করা যায় এবং ১৭০০℃ পর্যন্ত তাৎক্ষণিক উচ্চ তাপমাত্রা সহ্য করতে পারে। এর টান শক্তি সাধারণ ফাইবারের চেয়ে তিনগুণ বেশি। এছাড়াও, এটি উন্নত ডাইইলেকট্রিক বৈশিষ্ট্য ধারণ করে এবং সর্বনিম্ন ডাইইলেকট্রিক ধ্রুবক ও ডাইইলেকট্রিক লস সহগযুক্ত খনিজ ফাইবার হিসেবে পরিচিত; এর ১ মেগাহার্টজ ডাইইলেকট্রিক ধ্রুবক ৩.৭০ এবং ডাইইলেকট্রিক লস সহগ ০.০০১-এর চেয়ে কম। উচ্চ কম্পাঙ্কে এবং ৭০০℃-এর নিচের অঞ্চলে, কোয়ার্টজ ফাইবার তার শক্তির ৭০%-এর বেশি ধরে রেখে সর্বনিম্ন ও সবচেয়ে স্থিতিশীল ডাইইলেকট্রিক ধ্রুবক এবং লস বজায় রাখে। এটি সাধারণত বিমান এবং মহাকাশযানের গুরুত্বপূর্ণ অংশগুলোর জন্য কাঠামোগত শক্তিবৃদ্ধি, তাপ নিরোধক এবং তরঙ্গ-স্বচ্ছ উপাদান হিসেবে ব্যবহৃত হয়।

৩. প্রস্তুতি প্রক্রিয়া

এল কোয়ার্টজ ফাইবার তৈরির পদ্ধতিগুলোর মধ্যে প্রধানত রয়েছে ডাইরেক্ট মেল্ট ড্রয়িং, রড ড্রয়িং এবং সল-জেল পদ্ধতি, যার মধ্যে রড ড্রয়িং হলো প্রধান শিল্প প্রস্তুতি পদ্ধতি।

এল রড ড্রয়িং প্রক্রিয়ায় কাঁচা ক্রিস্টাল বা বিশুদ্ধ সিলিকা পাউডারকে একটি ভ্যাকুয়াম চাপযুক্ত রেজিস্ট্যান্স ফার্নেসে রেখে গলানো হয় এবং তারপর টেনে সূক্ষ্ম রডে (প্রায় ২ মিমি ব্যাস) পরিণত করা হয়। ড্রয়িংয়ের সময়, প্রথমে কোয়ার্টজ ফাইবারে একটি ওয়েটিং এজেন্ট প্রয়োগ করা হয়, এরপর প্রায় ৮ মাইক্রোমিটার ব্যাসের মনোফিলামেন্ট পাওয়ার জন্য এটিকে বৈদ্যুতিক তাপ বা অক্সিহাইড্রোজেন শিখার পরিবেশে টানা হয়। অবশেষে, ফাইবারের তন্তুগুলোকে একসাথে পাকিয়ে ফাইবার সুতা বা কাপড় তৈরি করা হয়।

এল নির্দিষ্ট ড্রয়িং প্রক্রিয়াটি সংক্ষেপে নিম্নরূপ বর্ণনা করা যেতে পারে: কোয়ার্টজ রডের নীচের প্রান্ত থেকে উচ্চ-তাপমাত্রার তরল কোয়ার্টজ ফোঁটা ফোঁটা করে ঝরে পড়ে এবং ড্রয়িং মেশিনটি একটি স্থির ঘূর্ণন গতি বজায় রেখে ফাইবারটিকে প্রসারিত ও কঠিন করে তোলে, যার ফলে অবিচ্ছিন্ন ফাইবার তৈরি হয়। কোয়ার্টজ রডের নীচে "fiber root" নামক একটি নতুন অর্ধচন্দ্রাকৃতির সূক্ষ্ম ফিলামেন্ট তৈরি হয়। উল্লেখ্য যে, টেনে বের করার পর একক ফাইবারের তাপমাত্রা উল্লেখযোগ্যভাবে কমে যায়, যা পণ্যের কার্যকারিতাকে প্রভাবিত করতে পারে।

৪. কোয়ার্টজ ফাইবার পণ্য এবং এর প্রয়োগ ক্ষেত্রসমূহ

এল কোয়ার্টজ ফাইবার থেকে বিভিন্ন পণ্য তৈরি করা যায়, যেমন—কোয়ার্টজ ফাইবার সুতা, তুলা, ফেল্ট, কাপড়, স্লিভ, ছোট করে কাটা ফাইবার ইত্যাদি। কোয়ার্টজ ফাইবার সুতা একটি সাধারণ পণ্য যা বিমানের রেডোম অ্যান্টেনা তৈরিতে ব্যাপকভাবে ব্যবহৃত হয়।

এল শর্ট কাট ফাইবারগুলি আগে থেকে কাটা নির্দিষ্ট দৈর্ঘ্যের কোয়ার্টজ গ্লাস ফাইবার থেকে তৈরি করা হয়।

এল উচ্চ-বিশুদ্ধ সিলিকা এবং প্রাকৃতিক কোয়ার্টজ ক্রিস্টাল থেকে কোয়ার্টজ ফাইবার সুতা তৈরি করা হয়, যা ৯৯.৯৫%-এর বেশি SiO2 উপাদানযুক্ত অবিচ্ছিন্ন দীর্ঘ ফাইবার। এটি ১০৫০℃ পর্যন্ত উচ্চ তাপমাত্রায় দীর্ঘমেয়াদী ব্যবহারের উপযোগী এবং এর অত্যন্ত কম ও স্থিতিশীল ডাইইলেকট্রিক কনস্ট্যান্ট ও লস রয়েছে, যা এটিকে উচ্চ তাপমাত্রা সহনশীল একটি চমৎকার নমনীয় অজৈব ফাইবার উপাদান হিসেবে গড়ে তোলে।

এল কোয়ার্টজ ফাইবার সুতা থেকে প্লেইন, সাটিন টুইল এবং লেনোর মতো বিভিন্ন বয়ন পদ্ধতির মাধ্যমে নানা পুরুত্ব ও বুননের কাপড় বোনা হয়, যার বৈশিষ্ট্যগুলির মধ্যে রয়েছে উচ্চ তাপমাত্রা প্রতিরোধ ক্ষমতা, উচ্চ শক্তি, নিম্ন ডাইইলেকট্রিক, নিম্ন তাপ পরিবাহিতা, দাহ প্রতিরোধ ক্ষমতা ইত্যাদি।

এল কোয়ার্টজ ফাইবার কটন বাইন্ডারবিহীন বিশুদ্ধ কোয়ার্টজ ফাইবার দিয়ে গঠিত, যা আকৃতি ও বিন্যাসে অনিয়মিত হওয়ায় দেখতে কোঁকড়ানো লাগে এবং ফিলারের সংকোচন রোধ করে তাপ নিরোধক ক্ষমতা উন্নত করে; এটি উচ্চ সিলিকা ফাইবার কটন, সিরামিক ফাইবার কটন এবং ব্যাসল্ট ফাইবার কটনের একটি ভালো বিকল্প।

৫. কোয়ার্টজ ফাইবারের শক্তিকে প্রভাবিতকারী উপাদানসমূহ

এল সাধারণত, কোয়ার্টজ ফাইবারের ব্যাস যত সূক্ষ্ম হয়, এর প্রসার্য শক্তিও তত বেশি হয়। প্রসার্য শক্তি ফাইবারের দৈর্ঘ্যের সাথে সম্পর্কিত, যা দৈর্ঘ্য বাড়ার সাথে সাথে উল্লেখযোগ্যভাবে হ্রাস পায়। কোয়ার্টজ ফাইবারের উপর ব্যাস এবং দৈর্ঘ্যের প্রভাব মাইক্রোক্র্যাক হাইপোথিসিস দ্বারা ব্যাখ্যা করা যেতে পারে: ফাইবারের ব্যাস এবং দৈর্ঘ্য কমার সাথে সাথে ফাইবারের ভেতরের মাইক্রোক্র্যাকগুলোও আনুপাতিকভাবে কমে যায়, ফলে ফাইবারের শক্তি বৃদ্ধি পায়।

এল গ্লাস লিকুইডের গুণমান কোয়ার্টজ ফাইবারের শক্তিকে প্রভাবিত করে। গ্লাসের উপাদানে থাকা অশুদ্ধি অথবা লিক প্লেটের তাপমাত্রার ওঠানামার কারণে ফাইবারে কেলাসীকরণ হতে পারে। অভিজ্ঞতা থেকে দেখা গেছে যে, কেলাসিত ফাইবারগুলো অকেলাসিত ফাইবারের চেয়ে দুর্বল হয়। এছাড়াও, গ্লাস লিকুইডের মধ্যে থাকা বুদবুদও ফাইবারের শক্তি কমিয়ে দিতে পারে।

এল পৃষ্ঠতল প্রক্রিয়াকরণ শক্তির উপর প্রভাব ফেলে। ক্রমাগত টানার সময়, প্রতিটি তন্তু বা গুচ্ছের উপর একটি ওয়েটিং এজেন্ট প্রয়োগ করতে হয়, যা তন্তুর পৃষ্ঠে একটি প্রতিরক্ষামূলক স্তর তৈরি করে। এটি বস্ত্র প্রক্রিয়াকরণের সময় পারস্পরিক ঘর্ষণ প্রতিরোধ করে, যা তন্তুর ক্ষতি করতে পারে এবং শক্তি হ্রাস করতে পারে। ওয়েটিং এজেন্ট অপসারণের জন্য তাপ প্রক্রিয়াকরণের পর কোয়ার্টজ তন্তুর কাপড়ের শক্তি উল্লেখযোগ্যভাবে হ্রাস পায়, কিন্তু সাধারণত একটি মধ্যবর্তী বাইন্ডার দিয়ে প্রক্রিয়াকরণের পর তা পুনরুদ্ধার হয়, কারণ এই আবরণটি তন্তুকে রক্ষা করে এবং পৃষ্ঠতলের ত্রুটিগুলো পূরণ করে।

এল সংরক্ষণের সময়কাল শক্তিকে প্রভাবিত করে। একটি নির্দিষ্ট সময় সংরক্ষণের পর কোয়ার্টজ ফাইবারের শক্তি হ্রাস পায়, যা মূলত বায়ুর আর্দ্রতার কারণে ক্ষয়প্রাপ্ত হয়ে বার্ধক্য বা এজিং নামে পরিচিত। তাই, উচ্চ রাসায়নিক স্থিতিশীলতা সম্পন্ন ফাইবারগুলির শক্তি কম হ্রাস পায়।

এল ভার প্রয়োগের সময়কাল শক্তিকে প্রভাবিত করে। দীর্ঘ সময় ধরে ভার প্রয়োগের ফলে কোয়ার্টজ ফাইবারের শক্তি হ্রাস পায়, যা উচ্চ পারিপার্শ্বিক তাপমাত্রায় বিশেষভাবে লক্ষণীয়। এর সম্ভাব্য কারণ হলো, ক্ষুদ্র ফাটলে শোষিত পানি বাহ্যিক বলের প্রভাবে ফাটলের প্রসারণকে ত্বরান্বিত করে।