अल्मुनियम "टाइटेनियम स्तर" पर? MIT ने 3D प्रिंटिंग के जरिए 5 गुना मजबूत नई मिश्र धातु क्यों बनाई

क्या एल्यूमीनियम इतनी मजबूत हो सकता है।

MIT (मैसाचुसेट्स इंस्टीट्यूट ऑफ टेक्नोलॉजी) की एक शोध टीम ने 3D प्रिंटिंग (लेयर बाय लेयर निर्माण) के लिए उपयुक्त एक नया एल्यूमीनियम मिश्र धातु डिज़ाइन किया है, जो कास्टिंग के समकक्ष सामग्री की तुलना में पांच गुना अधिक मजबूत है। इसके अलावा, एल्यूमीनियम उच्च तापमान वाले क्षेत्रों में भी स्थिर रहता है, और यह **अधिकतम 400℃** तक सहन कर सकता है। यदि हल्के वजन वाला एल्यूमीनियम "उच्च शक्ति और गर्मी प्रतिरोध" प्राप्त कर लेता है, तो यह विमान से लेकर डेटा केंद्र तक के डिज़ाइन के आधार को बदल सकता है। ScienceDaily

"10 लाख संभावनाओं" को AI ने "40 संभावनाओं" में संकुचित किया

मिश्र धातु डिज़ाइन में तत्वों के संयोजन की विशाल संख्या होती है। पारंपरिक तरीकों से "सही संयोजन" खोजने के लिए, केवल सिमुलेशन के माध्यम से 10 लाख से अधिक संभावनाओं का मूल्यांकन करना पड़ सकता है। इस शोध में, सिमुलेशन और मशीन लर्निंग को मिलाकर खोज के क्षेत्र को तेजी से संकुचित किया गया। अंततः लगभग 40 संभावित संयोजनों का गहन मूल्यांकन किया गया, और वांछित गुणों तक पहुंचने का नुस्खा पाया गया। ScienceDaily

यहां महत्वपूर्ण बात यह है कि मशीन लर्निंग ने केवल "तेज कंप्यूटर" के रूप में काम नहीं किया, बल्कि यह भी संकेत दिया कि किन कारकों (कौन सा तत्व किस सूक्ष्म संरचना को नियंत्रित कर रहा है) से मिश्र धातु के गुण प्रभावित होते हैं। शोधकर्ताओं ने कहा कि वे "बहुत अधिक गैर-रेखीय कारकों के कारण खो जाने" की स्थिति से मशीन लर्निंग के माध्यम से बाहर निकलने में सक्षम हुए। ScienceDaily

मजबूती की कुंजी "नैनो प्रीसिपिटेट्स" है—जितना छोटा और घना, उतना मजबूत

धातु की मजबूती, सामग्री के अंदर की "सूक्ष्म संरचना" पर बहुत निर्भर करती है। इस बार का मुख्य पात्र एल्यूमीनियम के आधार चरण में उत्पन्न होने वाले प्रीसिपिटेट्स (precipitates) हैं। जब प्रीसिपिटेट्स छोटे और घने होते हैं, तो वे विस्थापन की गति को रोकते हैं और मजबूती बढ़ाते हैं। इसके विपरीत, धीमी शीतलन या दीर्घकालिक ताप इतिहास के कारण प्रीसिपिटेट्स बढ़ते और मोटे हो जाते हैं, जिससे मजबूती कम हो जाती है। ScienceDaily

शोध टीम ने 3D प्रिंटिंग के बाद की संरचना के अवलोकन में दिखाया कि नैनोस्केल के प्रीसिपिटेट्स उच्च घनत्व में मौजूद हैं, और यह "घनी नैनो संरचना" मजबूती का समर्थन करती है। ScienceDaily

3D प्रिंटिंग "कमजोरी" नहीं बल्कि "हथियार" बन जाती है: तेजी से जमने की शक्ति

यहां यह दिलचस्प है। सामान्यतः एल्यूमीनियम को 3D प्रिंटिंग में संभालना मुश्किल माना जाता है। हालांकि, शोध टीम ने लेजर द्वारा पाउडर को पिघलाकर परत दर परत जमाने की **LPBF (लेजर पाउडर बेड फ्यूजन)** की विशेषता—यानी "पिघली हुई परत पतली होती है और तुरंत जम जाती है" तेजी से जमना—का लाभ उठाया। ScienceDaily

कास्टिंग की तरह "धीमी शीतलन" प्रक्रिया में प्रीसिपिटेट्स आसानी से बढ़ सकते हैं। लेकिन LPBF में, लेजर द्वारा पिघला धातु तुरंत जम जाता है। इसके परिणामस्वरूप, मशीन लर्निंग द्वारा लक्षित "सूक्ष्म और उच्च घनत्व वाले प्रीसिपिटेट्स" को "वास्तविकता में स्थिर" किया जा सकता है। MIT की घोषणा वास्तव में "3D प्रिंटिंग एक नया दरवाजा खोल रही है" के रूप में व्यक्त की गई है। ScienceDaily

कितनी मजबूत? कितनी गर्मी सहन कर सकती है?

घोषणा के अनुसार, तैयार नमूना कास्टिंग की तुलना में 5 गुना अधिक मजबूत है, और मशीन लर्निंग की भविष्यवाणी को प्रयोग द्वारा समर्थन दिया गया। इसके अलावा, यह कहा गया है कि पारंपरिक सिमुलेशन-केंद्रित डिज़ाइन द्वारा बनाए गए मिश्र धातु की तुलना में यह 50% अधिक मजबूत है। और विशेष रूप से उल्लेखनीय बात यह है कि एल्यूमीनियम के लिए उच्च तापमान क्षेत्र में **अधिकतम 400℃** पर भी संरचना स्थिर रही। ScienceDaily

एक अन्य स्रोत में प्रकाशित पेपर सारांश के आधार पर, यह कहा गया है कि एक विशेष मिश्र धातु वर्ग (उदाहरण: Al–Er–Zr–Y–Yb–Ni) में तेजी से जमने के कारण एक अर्ध-स्थिर चरण प्रकट होता है, और बाद की गर्मी उपचार के दौरान भी नैनो प्रीसिपिटेट्स का मोटा होना मुश्किल होता है, जो मजबूती बनाए रखने की कुंजी है। इसके अलावा, 400℃ पर 8 घंटे की उम्र बढ़ने के बाद तन्यता ताकत 395MPa तक पहुंच गई, इस तरह की मात्रात्मक जानकारी भी दी गई है। टेक-आई तकनीकी सूचना अनुसंधान संस्थान

केवल विमान ही नहीं। "हल्कापन × आकार की स्वतंत्रता" से लाभान्वित होने वाले सभी उद्योग संभावित उम्मीदवार हैं

विमानन को सबसे पहले क्यों उल्लेख किया जाता है। इंजन के फैन ब्लेड जैसे घटकों में, जहां हल्कापन ईंधन दक्षता, रेंज, और CO₂ को सीधे प्रभावित करता है, सामग्री में बदलाव का बड़ा प्रभाव होता है। MIT ने बताया कि फैन ब्लेड वर्तमान में **टाइटेनियम (एल्यूमीनियम से 50% से अधिक भारी, लागत में 10 गुना तक अधिक)** या मिश्रित सामग्री से बने होते हैं, और यदि समान ताकत और गर्मी प्रतिरोध सुनिश्चित किया जा सकता है, तो प्रतिस्थापन संभव हो सकता है। ScienceDaily

इसके अलावा, उपयोग केवल विमान तक सीमित नहीं है। 3D प्रिंटिंग जटिल आकारों में मजबूत है, और सामग्री की उपज भी अच्छी है। MIT ने कहा है कि इसे उच्च प्रदर्शन वाहन, वैक्यूम पंप, डेटा केंद्र के शीतलन उपकरण में भी विस्तारित किया जा सकता है। जहां गर्मी और हल्कापन, आकार की स्वतंत्रता का मूल्य होता है, वहां अनुप्रयोग के लिए संभावनाएं व्यापक हैं। ScienceDaily

हालांकि, चुनौतियां क्या हैं? "सामग्री अद्भुत है" से "उद्योग में उपयोगी" तक की दूरी

जैसे-जैसे सामग्री समाचारों की चर्चा बढ़ती है, वास्तविकता में शांत रहना आवश्यक होता है। "नमूने में मजबूत" होना और "मास प्रोडक्शन के रूप में स्थिर रूप से बनाना" अलग समस्याएं हैं। LPBF प्रक्रिया की स्थिति (लेजर आउटपुट, स्कैनिंग, पाउडर गुणवत्ता, वातावरण) के कारण गुणों में उतार-चढ़ाव हो सकता है। बड़े घटकों के लिए स्केलिंग और गुणवत्ता आश्वासन (गैर-विनाशकारी परीक्षण, लॉट प्रबंधन) की भी आवश्यकता होगी।

इसके अलावा, विमान के घटकों के लिए थकान की ताकत, संक्षारण प्रतिरोध, दीर्घकालिक ताप इतिहास में संरचना परिवर्तन, संयोजन और सतह उपचार के साथ संगतता जैसी कई मानकों को पूरा करना होगा। शोध टीम ने कहा है कि वे भविष्य में उसी मशीन लर्निंग पद्धति का उपयोग करके "अन्य गुणों का अनुकूलन" करेंगे, और यही से कार्यान्वयन चरण शुरू होता है। MIT समाचार

SNS की प्रतिक्रियाएं (क्या प्रतिक्रियाएं आईं?)

※ प्रमुख SNS पर देखने की सीमाएं और प्राप्ति की सीमाएं हैं, इसलिए यहां आधिकारिक पोस्ट की उपस्थिति या टिप्पणी अनुभाग में देखी गई प्रतिक्रियाएं को मुख्य रूप से "रुझान" के रूप में संकलित किया गया है।

1) "AI द्वारा सामग्री का आविष्कार" के युग के लिए उत्साह

LinkedIn पर, "AI और सामग्री विज्ञान के संयोजन से निर्माण का भविष्य बदल जाएगा" और "एल्गोरिदम 'पदार्थ का आविष्कार' करेंगे" जैसे टोन में पेश किया गया, और टिप्पणियों में "उद्योगों में क्षमताओं को पुनः परिभाषित करने की संभावना" के लिए उत्साहजनक प्रतिक्रियाएं देखी गईं। LinkedIn

2) "पारदर्शी एल्यूमीनियम" की चर्चा भी, विज्ञान समाचार के लिए सामान्य

SciTechDaily की टिप्पणी अनुभाग में, SF में प्रसिद्ध "पारदर्शी एल्यूमीनियम" का उल्लेख किया गया, और इसके जवाब में "पारदर्शी एल्यूमीनियम (एल्यूमिना नाइट्राइड) 80 के दशक से संभव है" के रूप में पूरक जानकारी दी गई। यह तकनीकी चर्चा का सांस्कृतिक संदर्भ में उपभोग का एक विशिष्ट उदाहरण है। SciTechDaily

3) आधिकारिक और अर्ध-आधिकारिक खातों के प्रसार से "पहले शीर्षक पहुंचता है"

X (पूर्व में Twitter) पर, MIT संबंधित खातों और व्यक्तिगत खातों ने MIT News लेख के लिंक पोस्ट किए, और पहले "पांच गुना मजबूत" शीर्षक का प्रसार देखा गया (※ पोस्ट के विवरण की पुष्टि पर्यावरणीय सीमाओं के कारण सीमित है)। X (formerly Twitter)

4) तकनीकी समुदाय "मास प्रोडक्शन, लागत, और अनुप्रयोग की सीमा" की जांच करता है

इंजीनियरिंग मीडिया और उद्योग से संबंधित लेखों में, केवल मजबूती ही नहीं बल्कि "उच्च तापमान पर स्थिरता", "टाइटेनियम के