বোরন কার্বাইড (B4C) হল বোরন এবং কার্বনের সমন্বয়ে গঠিত একটি টেকসই সিরামিক। বোরন কার্বাইড হল সবচেয়ে কঠিন পদার্থগুলির মধ্যে একটি যা কিউবিক বোরন নাইট্রাইড এবং হীরার পরে তৃতীয় স্থানে রয়েছে৷ এটি একটি সমযোজী উপাদান যা ট্যাংক আর্মার, বুলেটপ্রুফ ভেস্ট এবং ইঞ্জিন নাশকতা পাউডার সহ বিভিন্ন গুরুত্বপূর্ণ অ্যাপ্লিকেশনে ব্যবহৃত হয়। প্রকৃতপক্ষে, এটি বিভিন্ন শিল্প অ্যাপ্লিকেশনের জন্য পছন্দের উপাদান। এই নিবন্ধটি বোরন কার্বাইড এবং এর সুবিধাগুলির একটি সারাংশ প্রদান করে৷

বোরন কার্বাইড ঠিক কী?

বোরন কার্বাইড হল একটি গুরুত্বপূর্ণ রাসায়নিক যৌগ যার স্ফটিক গঠন আইকোসাহেড্রাল-ভিত্তিক বোরাইডের মতো। যৌগটি উনিশ শতকে ধাতব বোরাইড বিক্রিয়ার উপজাত হিসেবে আবিষ্কৃত হয়। 1930 এর দশক পর্যন্ত এটির রাসায়নিক সূত্র আছে বলে জানা যায়নি, যখন এটির রাসায়নিক গঠন B4C অনুমান করা হয়েছিল। পদার্থের এক্স-রে ক্রিস্টালোগ্রাফি দেখায় যে এটির একটি অত্যন্ত জটিল গঠন রয়েছে যা C-B-C চেইন এবং B12 আইকোসাহেড্রা উভয়ের সমন্বয়ে গঠিত।

বোরন কার্বাইড চরম কঠোরতা (মোহস স্কেলে 9.5-9.75), আয়নাইজিং বিকিরণের বিরুদ্ধে স্থিতিশীলতা, রাসায়নিক বিক্রিয়ার প্রতিরোধ, এবং চমৎকার নিউট্রন রক্ষা বৈশিষ্ট্যের অধিকারী। বোরন কার্বাইডের ভিকারের কঠোরতা, ইলাস্টিক মডুলাস এবং ফ্র্যাকচার শক্ততা প্রায় হীরার মতোই।

এর চরম কঠোরতার কারণে, বোরন কার্বাইডকে "কালো হীরা" হিসেবেও উল্লেখ করা হয়। এটি অর্ধপরিবাহী বৈশিষ্ট্যের অধিকারীও দেখানো হয়েছে, হপিং-টাইপ পরিবহন এর বৈদ্যুতিন বৈশিষ্ট্যগুলিকে প্রাধান্য দেয়। এটি একটি পি-টাইপ সেমিকন্ডাক্টর। এর চরম কঠোরতার কারণে, এটি একটি পরিধান-প্রতিরোধী প্রযুক্তিগত সিরামিক উপাদান হিসাবে বিবেচিত হয়, এটি অন্যান্য অত্যন্ত শক্ত পদার্থ প্রক্রিয়াকরণের জন্য উপযুক্ত করে তোলে। এর ভাল যান্ত্রিক বৈশিষ্ট্য এবং কম নির্দিষ্ট মাধ্যাকর্ষণ ছাড়াও, এটি হালকা ওজনের বর্ম তৈরির জন্য আদর্শ।

বোরন কার্বাইড সিরামিকের উৎপাদন

বোরন কার্বাইড পাউডার বাণিজ্যিকভাবে হয় ফিউশন (যার মধ্যে কার্বনের সাথে বোরন অ্যানহাইড্রাইড (B2O3) হ্রাস করা হয়) বা ম্যাগনেসিওথার্মিক বিক্রিয়া (যা কার্বন ব্ল্যাকের উপস্থিতিতে বোরন অ্যানহাইড্রাইডকে ম্যাগনেসিয়ামের সাথে বিক্রিয়া করে) দ্বারা উত্পাদিত হয়। প্রথম প্রতিক্রিয়ায়, পণ্যটি গন্ধের কেন্দ্রে একটি বড় ডিম আকৃতির পিণ্ড তৈরি করে। ডিমের আকৃতির এই উপাদানটি নিষ্কাশন করা হয়, চূর্ণ করা হয় এবং তারপরে চূড়ান্ত ব্যবহারের জন্য উপযুক্ত শস্য আকারে মিলিত করা হয়।

ম্যাগনেসিওথার্মিক বিক্রিয়ার ক্ষেত্রে, কম গ্রানুলারিটি সহ স্টোইচিওমেট্রিক কার্বাইড সরাসরি পাওয়া যায়, তবে এতে 2% পর্যন্ত গ্রাফাইট সহ অমেধ্য রয়েছে। যেহেতু এটি একটি সমযোজী বন্ধনযুক্ত অজৈব যৌগ, তাই বোরন কার্বাইড একই সাথে তাপ এবং চাপ প্রয়োগ না করে সিন্টার করা কঠিন। এই কারণে, বোরন কার্বাইডকে প্রায়শই শূন্য বা জড় বায়ুমণ্ডলে উচ্চ তাপমাত্রায় (2100-2200 °C) গরম সূক্ষ্ম, বিশুদ্ধ গুঁড়ো (2 মি) চাপ দিয়ে ঘন আকারে তৈরি করা হয়।

বোরন কার্বাইড উৎপাদনের আরেকটি পদ্ধতি হল খুব উচ্চ তাপমাত্রায় (2300-2400 °C) চাপবিহীন সিন্টারিং, যা বোরন কার্বাইডের গলনাঙ্কের কাছাকাছি। এই প্রক্রিয়া চলাকালীন ঘনত্বের জন্য প্রয়োজনীয় তাপমাত্রা কমাতে সাহায্য করার জন্য, পাউডার মিশ্রণে অ্যালুমিনা, সিআর, কো, নি এবং গ্লাসের মতো সিন্টারিং এইডগুলি যোগ করা হয়।

বোরন কার্বাইড সিরামিকের প্রয়োগ

বোরন কার্বাইডের বিভিন্ন ধরনের অ্যাপ্লিকেশন রয়েছে।

বোরন কার্বাইড একটি ল্যাপিং এবং ক্ষয়কারী এজেন্ট হিসাবে ব্যবহৃত হয়।

পাউডার আকারে বোরন কার্বাইড অতি-হার্ড উপাদান প্রক্রিয়াকরণের সময় উচ্চ হারে উপাদান অপসারণের সাথে ঘষিয়া তুলিয়া ফেলিতে সক্ষম এবং ল্যাপিং এজেন্ট হিসাবে ব্যবহারের জন্য আদর্শভাবে উপযুক্ত।

বোরন কার্বাইড সিরামিক ব্লাস্টিং অগ্রভাগ তৈরি করতে ব্যবহৃত হয়।

বোরন কার্বাইড পরিধানের জন্য অত্যন্ত প্রতিরোধী, এটি sintered যখন ব্লাস্টিং অগ্রভাগের জন্য একটি চমৎকার উপাদান তৈরি করে। এমনকি যখন অত্যন্ত কঠিন ঘষিয়া তুলিয়া ফেলিতে সক্ষম ব্লাস্টিং এজেন্ট ব্যবহার করা হয়যেমন করন্ডাম এবং সিলিকন কার্বাইড, ব্লাস্টিং শক্তি একই থাকে, ন্যূনতম পরিধান রয়েছে এবং অগ্রভাগগুলি আরও টেকসই।

বোরন কার্বাইড একটি ব্যালিস্টিক সুরক্ষা উপাদান হিসেবে ব্যবহৃত হয়।

বোরন কার্বাইড সাঁজোয়া ইস্পাত এবং অ্যালুমিনিয়াম অক্সাইডের তুলনায় তুলনামূলক ব্যালিস্টিক সুরক্ষা প্রদান করে কিন্তু ওজন অনেক কম। আধুনিক সামরিক সরঞ্জামগুলি কম ওজন ছাড়াও উচ্চ মাত্রার কঠোরতা, সংকোচনের শক্তি এবং স্থিতিস্থাপকতার উচ্চ মডুলাস দ্বারা চিহ্নিত করা হয়। বোরন কার্বাইড এই অ্যাপ্লিকেশনের জন্য অন্যান্য সমস্ত বিকল্প উপকরণের থেকে উচ্চতর।

বোরন কার্বাইড নিউট্রন শোষক হিসেবে ব্যবহৃত হয়।

প্রকৌশলে, সবচেয়ে গুরুত্বপূর্ণ নিউট্রন শোষক হল B10, পারমাণবিক চুল্লি নিয়ন্ত্রণে বোরন কার্বাইড হিসাবে ব্যবহৃত হয়।

বোরনের পারমাণবিক গঠন এটিকে একটি কার্যকর নিউট্রন শোষক করে তোলে। বিশেষ করে, 10B আইসোটোপ, তার প্রাকৃতিক প্রাচুর্যের প্রায় 20% এর মধ্যে উপস্থিত, একটি উচ্চ পারমাণবিক ক্রস-সেকশন রয়েছে এবং ইউরেনিয়ামের বিদারণ প্রতিক্রিয়া দ্বারা উত্পন্ন তাপীয় নিউট্রনগুলিকে ক্যাপচার করতে পারে।

নিউট্রন শোষণের জন্য নিউক্লিয়ার গ্রেড বোরন কার্বাইড ডিস্ক