ද්‍රව්‍යමය විද්‍යාව-කර්මාන්ත වල භාවිතා වන ද්‍රව්‍ය

විප්ලවකාරී ද්‍රව්‍යමය දියුණු වීම් නව නිෂ්පාදන හා නව කර්මාන්ත සඳහා මග පාදා ඇත. නමුත් ස්ථායී කර්මාන්ත භාවිතා වන ද්‍රව්‍ය වර්ධනය කිරීමට හ‍ා දෝෂ නිරාකරණයට ද්‍රව්‍යමය විද්‍යාඥයින් යොදා ගනී. ද්‍රව්‍යමය විද්‍යාවේ කාර්මික යෙදීම්වලට ද්‍රව්‍ය සැළසුම් කිරීම , ද්‍රව්‍ය කාර්මිකව නිෂ්ප‍ාදනයේදී පිරිවැය ප්‍රතිලාභ තුලනය , සකස් කිරීමේ තාක්ෂණික ක්‍රම (වාත්තු කිරීම, රෝල් කිරීම, පෑස්සීම, අයන රෝපණය, ස්ඵටික වර්ධනය, තුනී පටල පහ කිරීම, රත් කර ඝන වීමට සැළැස්වීම, etc) හා විශ්ලේෂණික තාක්ෂණික ක්‍රම (ඉලෙක්ට්‍රෝන අන්වීක්ෂය X කිරණ විවරණය, කැලරි මීටරය, න්‍යෂ්ටික අන්වීක්ෂය (HFIB) , රදර්ෆර්ච්ගේ විකිරණ ආපසු හැරීම, නියුට්‍රෝන විවර්ථනය ආදිය ඇතුළත් වේ.)

ද්‍රව්‍ය වර්ගීකරණයට අමතරව ද්‍රව්‍ය විද්‍යාඥයින් / ඉංජිනේරුවන් ද්‍රව්‍යය නිස්සාරණය හා ඒවා ප්‍රයෝජනවත් ‍දේ බවට පත් කිරීම ආදිය පිළිබඳ කටයුතු කරති. ලෝහ විද්‍යාඥයින්ට / ඉංජිනේරුවන්ට අවශ්‍ය දැනුම වන්නේ ලෝහ වාත්තු කිරීම , වාත්තු වැඩ පොළ ක්‍රම ශිල්ප, ඕරා ඌෂ්ටක නිස්සාරණය හා විද්‍යුත් විච්ඡේදනය ආශ්‍රයෙන් නිස්සාරණය යන අංශ පිළිබද දැනුමයි. විශාල ද්‍රව්‍යයක ද්විතීයික මූල ද්‍රව්‍ය හෝ සංයෝග කුඩා ප්‍රමාණ තිබීම, නොතිබීම හෝ වෙනස්වීම නිෂ්පාදනය වන ද්‍රව්‍යයේ අවසාන ගති ගුණවලට බලපෑම් ඇති කරයි. උදාහරණ ලෙස ලෝහ වර්ගී කරණය කරන්නේ 1/10 හා 1/100 ලෙස එහි අඩංගු කාබන් හා අනෙකුත් මිශ්‍ර ලෝහවල බර ප්‍රතිශත මත පදනම්වය. ඒ කෙසේ නමුත් ධාරා ඌෂ්මතය මගින් යකඩ නිස්සාරණයේදී භාවිතා කරන නිස්සාරණ හා පිරිසිදු කරන ක්‍රම නිෂ්පාදනය කරන ලෝහවල තත්වයට බලපෑමක් ඇති කරයි.

භෞතික විද්‍යාවේ හා ද්‍රව්‍යමය විද්‍යාවේ ඇති අතිච්ඡාදනය වීම නිසා ද්‍රව්‍යමය භෞතික විද්‍යාව ලෙස නව ක්ෂේත්‍රයක් බිහිවී ඇත. එහිදී සලකනු ලබන්නේ ද්‍රව්‍යවල භෞතික ගුණ පිළිබඳවයි. මෙහි පිවිසුම සංක්ෂිප්ත පදාර්ථ භෞතිකයට වඩා මහේක්ෂීය හා ව්‍යවහාරික වෙයි. මෙම ක්ෂේත්‍රය පිළිබඳ වැඩිදුර තොරතුරු සදහා ද්‍රව්‍යමය භෞතික විද්‍යාව පිළිබඳ වැදගත් ප්‍රකාශන බලන්න.

මිශ්‍ර ලෝහ පිළිබඳව අධ්‍යයනය ද්‍රව්‍යමය විද්‍යාවේ වැදගත් අංශයකි. දැනට භාවිතයේ ඇති මිශ්‍ර ලෝහ වලින් වානේ, මළ නොකන වානේ, චීනච්චට්ටි , මිශ්‍ර වානේවලට සමානුපාතිකව වඩා වැඩි ප්‍රමාණාත්මක හා වාණිජමය වටිනාකමක් ඇත. යකඩ කාබන් සමග විවිධ අනුපාතවලින් මිශ්‍ර කළ විට පහත්, මධ්‍යම හා අධික කාබන් වානේ ලැබේ. ව‍ානේවල දැඩි බව හා ආනතයේ ප්‍රබලතාවය එහි ඇති වානේ කාබන් ප්‍රමාණයට කෙළින්ම සම්බන්ධ වෙයි. කාබන් මට්ටම වැඩිවීම අඩු නම්‍යතාවයකට හා දෘඩතාවයකට හේතු වේ. සිලිකන් එකතු කිරීම හා ග්‍රැෆටයිසේෂන් මගින් චීනච්චට්ටි නිපදවේ. (නමුත් සමහර චීනච්චට්ටි ග්‍රැෆටයිසේෂනයට භාජනය නොවීම නිපදවේ.) ක්රොමියම් , නිකල් හා මොලිබ්ඩිනම් (10% ‍ට වැඩියෙන්) කාබන් වානේවලට එකතු කිරීමෙන් මළ නොකන වානේ සෑදේ.

අනෙකුත් වැදගත් මිශ්‍ර ලෝහ වන්නේ ඇළුමිණියම්, ටයිටේනියම්, තඹ හා මැග්නිසීයම් හි මිශ්‍ර ලෝහයයි. තඹවල මිශ්‍ර ලෝහ බොහෝ කල් සිට හඳුනා‍ෙගන තිබිණි. (ලෝකඩ යුගයේ සිට) අනෙකුත් ලෝහවල මිශ්‍ර ලෝහ සාපේක්ෂය මෑත කාලීනව නිෂ්පාදනය කරන ලද ඒවාය. මෙම ‍ලෝහවල රසායනික ප්‍රතික්‍රියාකාරිත්වය නිසා මේවාට අවශ්‍ය විද්‍යුත් විච්ඡේදන නිස්සාරණ ක්‍රම දියුණු වූයේ මෑත කාලීනවය. ඇළුමිණියම් , ටයිටේනියම් හා මැග්නීසියම් මිශ්‍ර ලෝහ ඒවායේ ඉහළ ශක්ති ස්කන්ධ අනුපාතයට නම් දරා සිටී. තවද මැග්නීසියම්හි මිශ්‍ර ලෝහවලට විද්‍යුත් චුම්භක ආවරණ සැපයීමේ හැකියාව ඇත. මෙම ද්‍රව්‍යවල විශාල වියදමට වඩා ඉහළ ශක්ති ස්කන්ධ වැදගත් බැවින් ගුවන්යානා කර්මාන්ත හා සමහරක් මෝටර් රථ සම්බන්ධ ඉංජිනේරුමය යෙදීම්වල දී වැදගත් වේ.

ලෝහ හැරුණු කොට බහු අවයවික හා සෙරුමික් ද ද්‍රව්‍යමය විද්‍යාවේ වැදගත් අංශ වේ. ප්ලාස්ටික් සෑදීම අමුද්‍රව්‍ය (රෙසින) වන්නේ බහුඅවයවයකයි. ප්ලාස්ටික් යනු ඇත්ත වශයෙන්ම අවසාන නිෂ්පාදනයයි. රෙසිනයකට බහු අවයවක එකක් හෝ කිහිපයක් එකතු කර සැකසීම අතර තුර අවසාන ඵලයට හැඩ ගස්වනු ලැබේ. දැනට දැනට භාවිතා වන බහුඅවයව වලට පොලිඑනිලීන්, පොලිස්ටයිරීන් , නයිලෝන් පොලිඑස්ටර්, ඇක්‍රිලික්, පොලියොරො එනේන් හා පොලි කාබනේට් ආදිය ඇතුළත් වේ. ප්ලාස්ටික් සාමාන්‍යයෙන් “වෙළදාමය” “විශේෂ” හා “ඉන්ජිනේරුමය” ලෙස වර්ගීකරණය කෙරේ.

PVC (polyvinyl – chloride) බහුලව භාවිත‍ා වේ. මිලෙන් අඩු අතර වාර්ෂික නිෂ්පාදන ප්‍රමාණය විශාලය. මෙයට විශාල පරාසයක යෙදීම් ඇත. කෘතිම සම් සිට විද්‍යුත් පරිවාරක හා රැහැන් දක්වා ද, ඇසුරුම් හා බහාලුම් ද ඒවා අතරට අයත් වේ. PVC වල බහුකාර්ය බවට හේතුවී ඇත්තේ පුළුල් පරාසයකින් යුත් සුචිකාර්ය බව හා එය පිළිගන්නා අනෙකුත් ආදේශකයි. බහු අවයවක විද්‍යාවේදී ආදේශක යන්නෙන් හැගෙන්නේ මූලික බහු අවයවකයේ ද්‍රව්‍යමය ගුණ වෙනස් කිරීමට යොදන රසායන ද්‍රව්‍ය හා සංයෝගයි.

පොලි කාබනේට් සාමාන්‍යයෙන් ඉංජිනේරුමය ප්ලාස්ටික් වර්ගයක් ලෙස සලකනු ලැබේ. (අනෙකුත් උදාහරණවලට PEEK, ABS ආදිය ඇතුළත් වේ.) මෙවැනි ප්ලාස්ටික් වර්ග ඒවායේ සුපිරි ශක්තිමත් බවට හා අනෙකුත් විශේෂ ද්‍රව්‍යමය ගුණවල‍ට නම් දරා සිටී. ඒවා සාමාන්‍යයෙන් වරක් පාවිච්චිකර ඉවත දැමිය හැකි යෙදීම්වල දී භාවිතා නොවේ.

විශේෂ ප්ලාස්ටික් යනු ඒවාට ආවේනික ගුණ ඇති ද්‍රව්‍යයයි. උදාහරණයක් ලෙස ඉතා ඉහළ ශක්තිමත් බව, විද්‍යුත් ප්‍රතිදීප්තිය, අධික තාප ස්ථායි බව,ආදිය වේ.

විවිධ ප්ලාස්ටික් වර්ග එකි‍ෙනකින් වෙන් කෙරෙන්නේ ද්‍රව්‍ය මත පදනම්ව නොව ඒවායේ ගුණ හා යෙදීම් මත පදනම්වය. උදාහරණ ලෙස හෙලිඑනිලීන් (PE) මිලෙන් අඩු ඝර්ෂණයෙන් අඩු සාමාන්‍යයෙන් බැහැර වන සිලි සිලි බෑග් නිෂ්පාදනයට යොදා ගන්නා බහු අවයවයක් වන අතර එය වෙළදමය ප්ලාස්ටික් ගණයට වැටේ. එනමුත් මධ්‍යම ඝණත්ව පොලිඑලීන් (MDPE) භූගත වායු හා ජලනල සදහා යොදා ගනී. ඉතා ඉහළ අණුක භාර පොලිඑනිලීන් (UHMWPE) ලෙස හදුන්වන තවත් ප්‍රභේදයක් කාර්මික උපකරණවල ලිස්සන පීලි සදහා ද සවිකරන ලද උතුම් සන්ධිවල අඩු ඝර්ෂණ කෙවෙනි සදහා ද භාවිතා වේ. මෙය ඉංජිනේරුමය ප්ලාස්ටික් විශේෂයකි.

කර්මාන්තවල දී ද්‍රව්‍යයමය විද්‍යාවේ තවත් යෙදීමක් වන්නේ සංයුක්ත ද්‍රව්‍ය යනු මහේක්ෂීය කලාප දෙකක් හෝ කිහිපයක එකතුවෙන් සෑදුණු ව්‍යුහමය ද්‍රව්‍යයයි. උදාහරණයක් ලෙස වානේ සවි ගැන්වූ කොන්ක්‍රීට් දැක්විය හැකිය. රූපවාහිනී , ජංගම දුරකථන වැනි දේවල “ප්ලාස්ටික්” ආවරණවල ද දැක ගත හැක. මෙම ප්ලාස්ටික් ආවරණය සෑදි ඇත්තේ acrylonitrile - butadiene – styrene (ABS) වැනි තාප සුවිකාර්ය දේ වලිනි. තවද එයට කැල්සියම් කාබනේට් හුණු, මිනිරන් වීදුරු, වීදුරු ෆයිබර් හෝ කාබන් ෆයිබර් හෝ සංසරණ කාරක ලෙස ඒවායේ කාර්ය භාර්ය මත පදනම්ව හඳුන්වනු ලැබේ.
References

http://en.wikipedia.org/wiki/Materials_Science#Materials_in_industry