سطح کا نیا علاج چونا پیمانہ کی تعمیر کو روکتا ہے | ایم آئی ٹی نیوز

آپ نے اسے کچن کے کوک ویئر یا پرانے پانی کے پائپوں میں دیکھا ہو گا: سخت، معدنیات سے بھرپور پانی وقت کے ساتھ ساتھ کھجلی کے ذخائر چھوڑ دے گا۔ یہ نہ صرف گھر میں پائپوں اور کھانا پکانے کے برتنوں میں ہوتا ہے، بلکہ پائپوں اور والوز میں بھی ہوتا ہے جو تیل اور قدرتی گیس کی نقل و حمل کرتے ہیں، اور پائپوں میں جو بجلی گھروں میں ٹھنڈا پانی پہنچاتے ہیں۔ یہ بات اچھی طرح سے معلوم ہے کہ پیمانہ نااہلی، بند وقت اور دیکھ بھال کے مسائل کا سبب بن سکتا ہے۔ تیل اور گیس کی صنعت میں، پیمانہ بعض اوقات آپریٹنگ کنوؤں کی مکمل بندش کا باعث بنتا ہے، کم از کم عارضی طور پر۔ لہذا، اس مسئلے کو حل کرنے سے بہت بڑا انعام مل سکتا ہے۔ اب، MIT کے محققین کی ایک ٹیم اس بہت بڑے لیکن بہت کم معلوم مسئلے کا ممکنہ حل لے کر آئی ہے۔ انہوں نے پایا کہ سطح کا ایک نیا علاج — جس میں سطح کی نینو ساخت اور پھر چکنا کرنے والے سیال کا استعمال شامل ہے — پیمانے کی تشکیل کی شرح کو کم از کم دس گنا کم کر سکتا ہے۔ اس ہفتے تحقیق کے نتائج جرنل آف ایڈوانسڈ میٹریلز انٹرفیس میں شائع ہوئے۔ یہ مقالہ گریجویٹ طالب علم سری نواس سبرامنیم، پوسٹ ڈاکٹریٹ فیلو جیزیل عظیمی، اور کرپا وارانسی، ایم آئی ٹی میں مکینیکل انجینئرنگ کے شعبہ میں میرین یوٹیلائزیشن کے ایسوسی ایٹ پروفیسر نے لکھا تھا۔ وارانسی نے کہا، ’’آپ تقریباً کہیں بھی [پیمانہ] دیکھ سکتے ہیں۔ گھر میں، یہ ذخائر زیادہ تر پریشان کن ہوتے ہیں، لیکن صنعت میں، یہ "پیداواری صلاحیت میں کمی کا باعث بن سکتے ہیں، اور [انہیں] ہٹانے کا طریقہ ماحول کے لیے نقصان دہ ہو سکتا ہے"، جس میں عام طور پر سخت کیمیکلز کا استعمال شامل ہوتا ہے۔ پاور پلانٹس اور ڈی سیلینیشن پلانٹس میں، پیمانہ کارکردگی کو نمایاں نقصان پہنچا سکتا ہے کیونکہ یہ تھرمل رکاوٹ کے طور پر کام کرتا ہے اور ہیٹ ایکسچینجر میں ٹھنڈک یا گاڑھا ہونے کو متاثر کرتا ہے۔ مسئلہ پیدا ہوتا ہے کیونکہ پانی میں عام طور پر بہت زیادہ تحلیل شدہ نمکیات اور معدنیات ہوتے ہیں۔ ان مادوں کو تحلیل کرنے کے لیے پانی کی صلاحیت کا انحصار حل پذیری پر ہے، لہذا اگر پانی ٹھنڈا ہو جائے یا بخارات بن جائے، تو محلول حد سے زیادہ سیر ہو سکتا ہے: اس میں اس سے زیادہ تحلیل شدہ مادے ہوتے ہیں، اس لیے کچھ مادے باہر نکلنا شروع کر دیتے ہیں۔ جب گرم اور مرطوب ہوا اچانک ٹھنڈی ہو جاتی ہے جب اس کا سامنا کسی ٹھنڈی سطح سے ہوتا ہے تو اس سے ٹھنڈے شیشے پر دھند پڑ جاتی ہے، جو کہ ایک ہی اصول ہے۔ زیادہ تر معاملات میں، انجینئرز سسٹم کو زیادہ ڈیزائن کرکے اس مسئلے کو حل کرتے ہیں، وارانسی نے کہا: ضرورت سے کہیں زیادہ بڑے پائپ کا استعمال کریں، مثال کے طور پر، یہ توقع کی جاتی ہے کہ فاولنگ جزوی رکاوٹ کا سبب بنے گی، یا اس سے زیادہ سطح کے رقبے کا سبب بنے گا، اس صورت میں ہیٹ ایکسچینجر کے تحت سبرامنیم بتاتے ہیں کہ یہ مسئلہ نیا نہیں ہے: "کھانے پکانے کے قدیم برتنوں میں اس قسم کا ذخیرہ ہوتا ہے،" انہوں نے کہا۔ "ہمارے پاس ابھی تک کوئی اچھا حل نہیں ہے۔" اگرچہ یہ ابھی تک صنعتی پیمانے پر ثابت ہونا باقی ہے، لیکن MIT ٹیم کی طرف سے تیار کردہ نیا طریقہ پیمانے کی تشکیل کی رفتار پر خاصا اثر ڈال سکتا ہے، اور بہت سے معاملات میں اسے مکمل طور پر روک سکتا ہے۔ ان کا طریقہ آسان لگتا ہے: سطح کو مؤثر طریقے سے نینو ٹیکسچر کرنا اور نتیجے میں بننے والی ساخت کو چکنا کرنے والے مادے سے بھرنا۔ ساخت بنیادی طور پر پیدا ہونے والے ٹکڑوں اور نالیوں کے سائز پر منحصر ہے۔ درست شکل سے کوئی فرق نہیں پڑتا۔ لہٰذا، اس ساخت کو بنانے کے لیے مختلف تکنیکوں کا استعمال کیا جا سکتا ہے- جس میں سطح پر بناوٹ والی کوٹنگ لگانا یا کیمیائی طور پر اس کی جگہ پر اینچنگ شامل ہے۔ محققین نے ایک مناسب چکنا کرنے والے مادے کے انتخاب کے لیے ایک ایسا عمل بھی بیان کیا جو نہ صرف پیمانے کے ذریعے بننے والی توانائی کی رکاوٹ کو بڑھاتا ہے، بلکہ بناوٹ والے ٹھوس مواد میں بھی پھیلتا ہے، جس سے سطح کو "ہموار" بناتا ہے اور نیوکلیشن کو کم کرتا ہے جسے پیمانے کی تشکیل کے لیے استعمال کیا جا سکتا ہے۔ سائٹ پیمانے کی تشکیل کو روکنے یا کم کرنے کی پچھلی کوششوں میں عام طور پر سطح پر کوٹنگ (جیسے ٹیفلون) شامل کرنا شامل ہوتا ہے تاکہ معدنیات کو اس سے منسلک ہونے سے روکا جا سکے۔ وارانسی نے وضاحت کی کہ اس طریقہ کار میں مسئلہ یہ ہے کہ یہ ملمعیں ختم ہو جاتی ہیں، بالکل اسی طرح جیسے نان اسٹک فرائنگ پین پر ملمع کاری اکثر استعمال کے ساتھ خراب ہو جاتی ہے۔ انہوں نے کہا کہ اگر کوٹنگ میں ایک چھوٹا سا سوراخ بھی ہو تو یہ اسکیل بننے کے لیے جگہ فراہم کرتا ہے۔ نئے طریقہ کار کا استعمال کرتے ہوئے، سطح پر نینو ساخت بننے کے بعد، تیل یا دیگر چکنا کرنے والے سیال کو سطح پر لگایا جاتا ہے۔ وارانسی نے کہا کہ نینو اسکیل کی چھوٹی نالی اس مائع کو پکڑتی ہے اور کیپلیری ایکشن کے ذریعے اسے مضبوطی سے اپنی جگہ پر رکھتی ہے۔ ٹھوس نان اسٹک کوٹنگز کے برعکس، مائع کسی بھی خلا کو پُر کرنے کے لیے بہہ سکتا ہے، سطح کی ساخت پر پھیل سکتا ہے، اور اگر کچھ دھل جائے تو اسے مسلسل بھرا جا سکتا ہے۔ سبرامنیم نے کہا، "اگرچہ میکانکی نقصان ہو، چکنا کرنے والا اس سطح پر واپس آ سکتا ہے۔" "یہ لمبے عرصے تک اپنی نرمی کو برقرار رکھ سکتا ہے۔" چونکہ یہ چکنا کرنے والی تہہ بہت پتلی ہے — صرف چند سو نینو میٹر موٹی — اسے دہائیوں تک کسی سطح کی حفاظت کے لیے صرف تھوڑی مقدار میں چکنا کرنے والے مادے کی ضرورت ہوتی ہے۔ وارانسی نے کہا کہ پائپ لائن کے ایک حصے میں بنایا گیا ذخائر سامان کی زندگی بھر چکنا فراہم کر سکتا ہے۔ تیل کی پائپ لائنوں کے معاملے میں، "چنے والا پہلے سے موجود ہے"، سطح کی ساخت سے پکڑا گیا تیل پائپ لائن کی سطح کی حفاظت کر سکتا ہے۔ یونیورسٹی آف فریبرگ میں لیبارٹری آف انٹرفیس کیمسٹری اینڈ فزکس کے سربراہ جورجین روہے اس تحقیق میں شامل نہیں تھے، ان کا کہنا تھا کہ یہ "بہت اہم دریافتوں اور اہم سائنسی پیشرفت" کی نمائندگی کرتا ہے۔ اس نے ٹیم کے پیمانے کی تشکیل کو کم کرنے کے طریقہ کار کو "نیا اور تخلیقی" قرار دیا اور کہا کہ "اس کا ان تمام علاقوں پر ممکنہ اثر ہو سکتا ہے جہاں پانی کو گرم کیا جاتا ہے اور بھاپ پیدا ہوتی ہے۔" محققین نے کہا کہ کسی خاص ایپلی کیشن کے لیے بہترین کا تعین کرنے کے لیے مزید لیبارٹری ٹیسٹنگ کے بعد چکنا کرنے والے اور بناوٹ کے طریقوں کے بعد، یہ نظام صرف تین سال میں تجارتی استعمال کے لیے تیار ہو سکتا ہے۔ اس کام کو ایم آئی ٹی انرجی انیشی ایٹو نے سپورٹ کیا تھا۔