2020 সালে, আমি একটি মহাকাশ উপাদান প্রস্তুতকারকের সাথে পরামর্শ করছিলাম যেটি তাদের অ্যাভিওনিক্স ঘেরে তাপ ব্যবস্থাপনার সাথে লড়াই করছিল। তাদের অ্যালুমিনিয়াম তাপ সিঙ্কগুলি ইলেক্ট্রোম্যাগনেটিক হস্তক্ষেপের কারণ ছিল, যখন পলিমার কম্পোজিটগুলি তাপ সাইক্লিং পরিচালনা করতে পারেনি। আমরা সেগুলিকে এনবিআরএএম-এর মাইকা-সিরামিক কম্পোজিট অংশে স্যুইচ করেছি এবং ফলাফলগুলি রূপান্তরকারী ছিল - হঠাৎ তাদের এমন একটি উপাদান ছিল যা নিখুঁত বৈদ্যুতিক নিরোধক, চমৎকার তাপ অপচয় এবং বিমান চলাচলের পরিবেশের নৃশংস তাপীয় শক সহ্য করতে পারে। ইঞ্জিনিয়ারিং দল আমাকে বলেছিল যে তারা প্রথম বছরে 87% দ্বারা উপাদান ব্যর্থতা হ্রাস করেছে। আপনি যদি তাপ ব্যবস্থাপনার সমস্যাগুলির সাথে লড়াই করছেন যেখানে বৈদ্যুতিক বিচ্ছিন্নতা গুরুত্বপূর্ণ, তবে এটি উত্স করার সময় যা আসলে সমস্ত ফ্রন্টে সরবরাহ করে।
আপনি জানেন, মহাকাশ থেকে শুরু করে কনজিউমার ইলেকট্রনিক্স পর্যন্ত প্রতিটি শিল্পে তাপ ব্যবস্থাপনার দুঃস্বপ্নের সাথে বিশ বছর কাজ করার পর, আমি শিখেছি যে বেশিরভাগ যৌগিক উপাদান বিশ্বকে প্রতিশ্রুতি দেয় কিন্তু আপস করে। হয় তারা ভালভাবে অন্তরণ করে কিন্তু তাপ পরিচালনা করতে পারে না, অথবা তারা তাপ পরিচালনা করে কিন্তু বৈদ্যুতিক সমস্যা তৈরি করে। এনবিআরএএম-এর মাইকা-সিরামিক কম্পোজিট অংশটি আলাদা - এটি সেই বিরল উপকরণগুলির মধ্যে একটি যা আসলে আপনাকে স্বাভাবিক ট্রেড-অফ ছাড়াই উভয় জগতের সেরা দেয়৷ প্রাকৃতিক মাইকা বৈদ্যুতিক বিচ্ছিন্নতা প্রদান করে যখন সিরামিক ম্যাট্রিক্স তাপ ব্যবস্থাপনা পরিচালনা করে, একটি সমন্বয় তৈরি করে যা বাজারে অন্য যেকোন কিছুকে ছাড়িয়ে যায়। এটি এমন একটি উপাদান যা ইঞ্জিনিয়ারদের রাতে আরও ভাল ঘুমাতে সাহায্য করে কারণ তাদের ডিজাইনগুলি বস্তুগত সীমাবদ্ধতার কারণে ব্যর্থ হবে না।
এখানে যা এই যৌগিক অংশগুলিকে চরম পরিস্থিতিতে দাঁড় করায়: অপারেটিং তাপমাত্রা পরিসীমা -60°C থেকে 950°C একটানা, তাপীয় শক প্রতিরোধের সাথে যা ক্র্যাকিং বা ডিলামিনেশন ছাড়াই চরমগুলির মধ্যে দ্রুত সাইকেল চালানোর অনুমতি দেয়। ডাইইলেক্ট্রিক শক্তি 15-25 কেভি/মিমি পুরুত্বের উপর নির্ভর করে, উচ্চ তাপমাত্রায় দীর্ঘায়িত এক্সপোজারের পরেও আয়তনের প্রতিরোধ ক্ষমতা ধারাবাহিকভাবে 10^14 Ω•cm এর উপরে থাকে। মাইকা-সিরামিক কম্পোজিট অংশটি 1.5-2.5 W/m•K এর তাপ পরিবাহিতা অর্জন করে - চমৎকার বৈদ্যুতিক নিরোধক বজায় রেখে তাপ কার্যকরভাবে পরিচালনা করার জন্য যথেষ্ট। 0.5 মিমি থেকে 25 মিমি পর্যন্ত বেধে পাওয়া যায়, নির্দিষ্ট অ্যাপ্লিকেশনের জন্য তাপ কার্যক্ষমতা বা অস্তরক শক্তি অপ্টিমাইজ করার জন্য কাস্টম ফর্মুলেশন সহ।
এনবিআরএএম-এ আমার শেষ কারখানা সফরের সময়, যা আমাকে সত্যিই মুগ্ধ করেছিল তা হল তাদের মাইকা-সিরামিক কম্পোজিট পার্ট ম্যানুফ্যাকচারিংয়ের মালিকানা সহ-ফায়ারিং প্রক্রিয়া। তারা কেবল মিকা এবং সিরামিক পাউডারগুলিকে মিশ্রিত করে না - তারা একটি স্তরযুক্ত পদ্ধতি তৈরি করেছে যেখানে মাইকা প্লেটলেটগুলি পৃষ্ঠের সমান্তরাল ভিত্তিক, যা মূলত বৈদ্যুতিক ট্র্যাকিংয়ের বিরুদ্ধে একটি প্রাকৃতিক বাধা তৈরি করে। প্রতিটি ব্যাচ মাইক্রো-ভয়েড বা ডিলামিনেশন পরীক্ষা করার জন্য সিটি স্ক্যানিং করে যা কর্মক্ষমতার সাথে আপস করতে পারে। তাদের সিরামিক ফর্মুলেশনে নির্দিষ্ট সংযোজন অন্তর্ভুক্ত রয়েছে যা অভ্রের তাপীয় প্রসারণ গুণাঙ্কের সাথে মেলে, স্ট্রেস ফাটল প্রতিরোধ করে যা বেশিরভাগ যৌগিক পদার্থকে আঘাত করে। আমি তাদের একটি সম্পূর্ণ প্রোডাকশন রান প্রত্যাখ্যান করতে দেখেছি কারণ মাইকা অ্যালাইনমেন্ট মাত্র 2 ডিগ্রী বন্ধ ছিল - এটি এই ধরনের মান নিয়ন্ত্রণ যা এই অংশগুলিকে গত কয়েক দশক ধরে পরিষেবাতে পরিণত করে।
আমরা গত বছর একটি বৈদ্যুতিক যানবাহন প্রস্তুতকারকের সাথে এই দুঃস্বপ্নের প্রকল্পটি নিয়েছিলাম - তাদের ব্যাটারি ম্যানেজমেন্ট সিস্টেমগুলি কোষগুলির মধ্যে তাপীয় পলাতকের কারণে ব্যর্থ হয়েছিল। বিদ্যমান নিরোধক উপকরণগুলি হয় তাপ পরিচালনা করতে পারে না বা বৈদ্যুতিক ফুটো পথ তৈরি করে। এনবিআরএএম-এর মাইকা-সিরামিক কম্পোজিট অংশকে আন্তঃকোষ নিরোধক হিসাবে ইনস্টল করা একটি সুইচ ফ্লিপ করার মতো ছিল - হঠাৎ তাদের একটি উপাদানে নিখুঁত তাপ ব্যবস্থাপনা এবং বৈদ্যুতিক বিচ্ছিন্নতা ছিল। স্বয়ংচালিত প্রকৌশলীরা আমাকে বলেছিলেন যে তারা ব্যাটারি প্যাকের ঘনত্ব 15% বাড়িয়েছে কারণ তারা তাপীয় প্রচারের ঝুঁকি ছাড়াই কোষগুলিকে কাছাকাছি রাখতে পারে। এই কম্পোজিটগুলি পাওয়ার ইলেকট্রনিক্স, উচ্চ-ভোল্টেজ বাসবার, সেমিকন্ডাক্টর উত্পাদন সরঞ্জাম এবং যেকোন অ্যাপ্লিকেশনের জন্য অপরিহার্য হয়ে উঠেছে যেখানে আপনার একটি একক, নির্ভরযোগ্য উপাদানে তাপ ব্যবস্থাপনা এবং বৈদ্যুতিক বিচ্ছিন্নতা উভয়ই প্রয়োজন।