بوران کاربائیڈ (B4C) ایک پائیدار سیرامک ہے جو بوران اور کاربن پر مشتمل ہے۔ بوران کاربائیڈ سب سے مشکل مادوں میں سے ایک ہے جو کیوبک بوران نائٹرائیڈ اور ہیرے کے بعد تیسرے نمبر پر ہے۔ یہ ایک ہم آہنگی والا مواد ہے جو متعدد اہم ایپلی کیشنز میں استعمال ہوتا ہے، بشمول ٹینک آرمر، بلٹ پروف واسکٹ، اور انجن تخریب کاری کے پاؤڈر۔ درحقیقت، یہ صنعتی ایپلی کیشنز کی ایک قسم کے لیے ترجیحی مواد ہے۔ یہ مضمون بوران کاربائیڈ اور اس کے فوائد کا خلاصہ فراہم کرتا ہے۔
بوران کاربائیڈ بالکل کیا ہے؟
بوران کاربائیڈ ایک اہم کیمیائی مرکب ہے جس کا کرسٹل ڈھانچہ مخصوص icosahedral-based borides کا ہے۔ یہ مرکب انیسویں صدی میں دھاتی بورائیڈ کے رد عمل کے ضمنی پیداوار کے طور پر دریافت ہوا تھا۔ یہ 1930 کی دہائی تک کیمیائی فارمولہ کے بارے میں معلوم نہیں تھا، جب اس کی کیمیائی ساخت کا تخمینہ B4C تھا۔ مادہ کی ایکس رے کرسٹالوگرافی سے پتہ چلتا ہے کہ اس میں C-B-C زنجیروں اور B12 icosahedra دونوں پر مشتمل ایک بہت ہی پیچیدہ ڈھانچہ ہے۔
بوران کاربائیڈ انتہائی سختی (Mohs پیمانے پر 9.5–9.75)، آئنائزنگ تابکاری کے خلاف استحکام، کیمیائی رد عمل کے خلاف مزاحمت، اور بہترین نیوٹران شیلڈنگ خصوصیات کے حامل ہیں۔ Vickers کی سختی، لچکدار ماڈیولس، اور بوران کاربائیڈ کی فریکچر سختی تقریباً ہیرے کی طرح ہے۔
اس کی انتہائی سختی کی وجہ سے، بوران کاربائیڈ کو "کالا ہیرا" بھی کہا جاتا ہے۔ اس میں سیمی کنڈکٹنگ خصوصیات کے حامل ہوتے ہوئے بھی دکھایا گیا ہے، جس میں ہاپنگ قسم کی ٹرانسپورٹ اس کی الیکٹرانک خصوصیات پر حاوی ہے۔ یہ ایک پی قسم کا سیمی کنڈکٹر ہے۔ اس کی انتہائی سختی کی وجہ سے، یہ لباس مزاحم تکنیکی سیرامک مواد سمجھا جاتا ہے، جس سے یہ دوسرے انتہائی سخت مادوں کی پروسیسنگ کے لیے موزوں ہے۔ اس کی اچھی میکانکی خصوصیات اور کم مخصوص کشش ثقل کے علاوہ، یہ ہلکا پھلکا کوچ بنانے کے لیے مثالی ہے۔
بوران کاربائیڈ سیرامکس کی پیداوار
بوران کاربائیڈ پاؤڈر تجارتی طور پر یا تو فیوژن کے ذریعے تیار کیا جاتا ہے (جس میں کاربن کے ساتھ بوران اینہائیڈرائیڈ (B2O3) کو کم کرنا شامل ہے) یا میگنیشیوتھرمک رد عمل (جس میں بوران اینہائیڈرائڈ کو کاربن بلیک کی موجودگی میں میگنیشیم کے ساتھ رد عمل کا باعث بنتا ہے)۔ پہلے رد عمل میں، پراڈکٹ سمیلٹر کے مرکز میں ایک بڑے انڈے کی شکل کا گانٹھ بناتی ہے۔ انڈے کی شکل کا یہ مواد نکالا جاتا ہے، کچل دیا جاتا ہے، اور پھر آخری استعمال کے لیے مناسب اناج کے سائز میں مل جاتا ہے۔
میگنیسیوتھرمک رد عمل کی صورت میں، کم دانے دار سٹوچیومیٹرک کاربائیڈ کو براہ راست حاصل کیا جاتا ہے، لیکن اس میں 2% گریفائٹ سمیت نجاست ہے۔ چونکہ یہ ہم آہنگی سے بندھے ہوئے غیر نامیاتی مرکب ہے، بوران کاربائیڈ کو بیک وقت حرارت اور دباؤ لگائے بغیر سنٹر کرنا مشکل ہے۔ اس کی وجہ سے، بوران کاربائیڈ کو اکثر ویکیوم یا غیر فعال ماحول میں اعلی درجہ حرارت (2100–2200 °C) پر باریک، خالص پاؤڈر (2 میٹر) کو گرم دبانے سے گھنی شکلوں میں بنایا جاتا ہے۔
بوران کاربائیڈ پیدا کرنے کا ایک اور طریقہ بہت زیادہ درجہ حرارت (2300–2400 °C) پر دباؤ کے بغیر سنٹرنگ ہے، جو بوران کاربائیڈ کے پگھلنے کے نقطہ کے قریب ہے۔ اس عمل کے دوران کثافت کے لیے درکار درجہ حرارت کو کم کرنے میں مدد کرنے کے لیے، پاؤڈر مکس میں ایلومینا، سی آر، کو، نی، اور شیشے جیسے سنٹرنگ ایڈز شامل کیے جاتے ہیں۔
بوران کاربائیڈ سیرامکس کی ایپلی کیشنز
بوران کاربائیڈ کی بہت سی مختلف ایپلی کیشنز ہیں۔
بوران کاربائیڈ کو لیپنگ اور کھرچنے والے ایجنٹ کے طور پر استعمال کیا جاتا ہے۔
پاؤڈر کی شکل میں بوران کاربائیڈ انتہائی سخت مواد پر کارروائی کرتے وقت مواد کو ہٹانے کی اعلی شرح کے ساتھ کھرچنے والے اور لیپنگ ایجنٹ کے طور پر استعمال کے لیے مثالی طور پر موزوں ہے۔
بوران کاربائیڈ کو سیرامک بلاسٹنگ نوزلز بنانے کے لیے استعمال کیا جاتا ہے۔
بوران کاربائیڈ پہننے کے لیے انتہائی مزاحم ہے، یہ سنٹر ہونے پر نوزلز کو بلاسٹنگ کے لیے ایک بہترین مواد بناتا ہے۔ یہاں تک کہ جب انتہائی سخت کھرچنے والے بلاسٹنگ ایجنٹوں کے ساتھ استعمال کیا جائے۔جیسے کورنڈم اور سلکان کاربائیڈ، بلاسٹنگ پاور ایک جیسی رہتی ہے، کم سے کم لباس ہوتا ہے، اور نوزلز زیادہ پائیدار ہوتے ہیں۔
بوران کاربائیڈ کو بیلسٹک تحفظ کے مواد کے طور پر استعمال کیا جاتا ہے۔
بوران کاربائیڈ بکتر بند اسٹیل اور ایلومینیم آکسائیڈ کے مقابلے میں بیلسٹک تحفظ فراہم کرتا ہے لیکن وزن بہت کم ہے۔ جدید فوجی سازوسامان میں کم وزن کے علاوہ اعلی درجے کی سختی، دبانے والی طاقت، اور لچک کے اعلی ماڈیولس کی خصوصیت ہے۔ بوران کاربائیڈ اس ایپلی کیشن کے لیے دیگر تمام متبادل مواد سے بہتر ہے۔
بوران کاربائیڈ کو نیوٹران جذب کرنے والے کے طور پر استعمال کیا جاتا ہے۔
انجینئرنگ میں، سب سے اہم نیوٹران جذب کرنے والا B10 ہے، جو نیوکلیئر ری ایکٹر کنٹرول میں بوران کاربائیڈ کے طور پر استعمال ہوتا ہے۔
بوران کی جوہری ساخت اسے ایک موثر نیوٹران جذب کرنے والا بناتی ہے۔ خاص طور پر، 10B آاسوٹوپ، جو کہ اپنی قدرتی کثرت کے تقریباً 20 فیصد میں موجود ہے، ایک اعلیٰ جوہری کراس سیکشن رکھتا ہے اور یہ تھرمل نیوٹران کو پکڑ سکتا ہے جو یورینیم کے فِشن ری ایکشن سے پیدا ہوتے ہیں۔
نیوٹران جذب کے لیے نیوکلیئر گریڈ بوران کاربائیڈ ڈسک
