সিলিকন রাবারের উত্তম উচ্চ-নিম্ন তাপমাত্রা সহ্যশীলতার কারণগুলো কী?

সিলিকন রাবারের অসাধারণ উচ্চ ও নিম্ন তাপমাত্রার প্রতিরোধক গুণাবলীর কারণ

সিলিকন রাবার (Silicone Rubber) একটি পলিমার পদার্থ যা মূলত সিলিকন-অক্সিজেন (Si-O-Si) বন্ধনে গঠিত। এটি উচ্চ এবং নিম্ন তাপমাত্রায় অসাধারণ প্রতিরোধক গুণাবলী দেখায়, অত্যন্ত নিম্ন তাপমাত্রায় সুইচ বজায় রাখে এবং উচ্চ তাপমাত্রায় দীর্ঘ সময় ধরে ব্যবহার করলেও বয়স্কতা বা পারফরম্যান্সের হ্রাস হয় না। নিম্নে সিলিকন রাবারের অসাধারণ উচ্চ ও নিম্ন তাপমাত্রার প্রতিরোধক গুণাবলীর প্রধান কারণগুলি দেওয়া হল:

1. অনন্য অণুগত গঠন

• সিলিকন-অক্সিজেন বন্ধন (Si-O) এর স্থিতিশীলতা: সিলিকন রাবারের বেস সিলিকন (Si) এবং অক্সিজেন (O) পরমাণুর পর্যায়ক্রমিক বিন্যাস থেকে সিলিকন-অক্সিজেন (Si-O-Si) বন্ধন গঠিত হয়। এই বন্ধনগুলির বন্ধন শক্তি অত্যন্ত উচ্চ (প্রায় 450 kJ/mol), যা কার্বন-কার্বন (C-C) বন্ধন (প্রায় 348 kJ/mol) এর চেয়ে অনেক বেশি। এই বন্ধনগুলি উচ্চ তাপমাত্রায় ভেঙে যাওয়ার প্রতিরোধক হয়, যা সিলিকন রাবারের অসাধারণ তাপমাত্রার স্থিতিশীলতার অবদান রাখে।

• বড় বন্ধন কোণ: সিলিকন-অক্সিজেন বন্ধনের বন্ধন কোণ অপেক্ষাকৃত বড় (প্রায় 140°), যা অণুগত শৃঙ্খলকে উচ্চ সুইচ দেয়। এই বড় বন্ধন কোণ নিম্ন তাপমাত্রায় অণুগত শৃঙ্খলগুলি জমাট বাঁধার প্রতিরোধ করে, যাতে সিলিকন রাবার অত্যন্ত ঠাণ্ডা তাপমাত্রায়ও সুইচ এবং প্রসারণ বজায় রাখতে পারে।

• নিম্ন গ্লাস ট্রানজিশন তাপমাত্রা (Tg): সিলিকন রাবারের গ্লাস ট্রানজিশন তাপমাত্রা (Tg) প্রায় -120°C, যা বেশিরভাগ অর্গানিক রাবার (যেমন নাইট্রাইল রাবার বা নিউপ্রিন) এর চেয়ে অনেক কম। এটি বোঝায় যে, সিলিকন রাবার অত্যন্ত নিম্ন তাপমাত্রায়ও নরম এবং প্রসারণশীল থাকে, ফলে ব্রিটল হয় না।

2. দুর্বল ভ্যান ডার ওয়ালস বল

• দুর্বল অণুগত আন্তঃক্রিয়া: সিলিকন রাবারের অণুগুলির মধ্যে ভ্যান ডার ওয়ালস বল অপেক্ষাকৃত দুর্বল, যা অণুগত শৃঙ্খলগুলিকে স্বাধীনভাবে চলাচল করতে দেয়। নিম্ন তাপমাত্রায়ও অণুগত শৃঙ্খলগুলি দুর্বল অণুগত আন্তঃক্রিয়ার কারণে জমাট বাঁধে না, ফলে সুইচ বজায় রাখে।

• নিম্ন কোহেশিভ শক্তি ঘনত্ব: দুর্বল অণুগত বলের কারণে, সিলিকন রাবারের কোহেশিভ শক্তি ঘনত্ব কম, যা উচ্চ তাপমাত্রায় একত্রিত হওয়া বা গলার প্রতিরোধ করে, ফলে এর যান্ত্রিক গুণাবলী বজায় থাকে।

3. অসাধারণ অক্সিডেশন প্রতিরোধক গুণাবলী

• উচ্চ রাসায়নিক স্থিতিশীলতা: সিলিকন রাবারের সিলিকন-অক্সিজেন বন্ধনগুলি অক্সিজেন এবং ওজোন দ্বারা অক্সিডেশনের প্রতি অত্যন্ত প্রতিরোধক, যা রাসায়নিক বিক্ষয়ের প্রতি প্রতিরোধ করে। বিপরীতে, কার্বন-কার্বন বন্ধনগুলি উচ্চ তাপমাত্রায় অক্সিডেশনের প্রতি বেশি সংবেদনশীল, যা পদার্থের বয়স্কতা এবং পারফরম্যান্সের হ্রাস ঘটায়। সিলিকন রাবারের উত্তম অক্সিডেশন প্রতিরোধক গুণাবলী তাকে উচ্চ তাপমাত্রার পরিবেশে দীর্ঘ সময় ব্যবহার করলেও বিক্ষয় থেকে রক্ষা করে।

• আলোকচৌম্বক (UV) এবং ওজোন প্রতিরোধক: সিলিকন রাবার আলোকচৌম্বক (UV) আলো এবং ওজোনের প্রতি অসাধারণ প্রতিরোধক, যা দীর্ঘ সময় বাইরের পরিবেশে ব্যবহার করলে বিক্ষয় বা ফাটল প্রতিরোধ করে।

4. নিম্ন তাপমাত্রা প্রসারণ গুণাঙ্ক

ছোট তাপমাত্রা প্রসারণ: সিলিকন রাবারের তাপমাত্রা প্রসারণ গুণাঙ্ক কম, প্রায় সাধারণ অর্গানিক রাবারের অর্ধেক থেকে এক-তৃতীয়াংশ। এটি বোঝায় যে, তাপমাত্রার পরিবর্তনে সিলিকন রাবার অত্যন্ত কম মাত্রায় আকার পরিবর্তন করে, যা তাপমাত্রা প্রসারণ এবং সংকোচন থেকে উদ্ভূত চাপ এবং বিকৃতি কমায়। এটি অত্যন্ত তাপমাত্রার পরিবেশে তার স্থিতিশীলতা এবং বিশ্বসনীয়তা বাড়িয়ে দেয়।

5. রাসায়নিক ক্ষয় প্রতিরোধক

ব্যাপক রাসায়নিক স্থিতিশীলতা: সিলিকন রাবার অ্যাসিড, বেস এবং সলভেন্ট সহ বিভিন্ন রাসায়নিক পদার্থের প্রতি অত্যন্ত প্রতিরোধক, বিশেষত উচ্চ তাপমাত্রায়। এটি এমন ঔষধীয় প্রয়োগে উপযোগী যেখানে এটি কঠোর রাসায়নিক পরিবেশে ব্যবহার করতে হয় এবং তার পদার্থিক এবং যান্ত্রিক গুণাবলী বজায় রাখতে হয়।

6. অসাধারণ তড়িৎ বিচ্ছেদক গুণাবলী

উচ্চ ডাইএলেকট্রিক শক্তি: সিলিকন রাবার অসাধারণ তড়িৎ বিচ্ছেদক গুণাবলী দেখায়, যা উচ্চ এবং নিম্ন তাপমাত্রায় ডাইএলেকট্রিক শক্তি স্থিতিশীল রাখে। এটি বিদ্যুত এবং ইলেকট্রনিক্স শিল্পে ব্যাপকভাবে ব্যবহৃত হয়, বিশেষত তাপমাত্রা প্রতিরোধক এবং তড়িৎ বিচ্ছেদক প্রয়োজন হয় এমন প্রয়োগে।

প্রয়োগ ক্ষেত্র

এই অসাধারণ বৈশিষ্ট্যগুলির কারণে, সিলিকন রাবার নিম্নলিখিত ক্ষেত্রে ব্যাপকভাবে ব্যবহৃত হয়:

• অন্তরীক্ষ: সিল, গ্যাস্কেট এবং কেবল জ্যাকেট তৈরি করার জন্য, যা অত্যন্ত তাপমাত্রার পরিবেশে নির্ভরযোগ্যভাবে কাজ করতে হয়।

• অটোমোবাইল শিল্প: ইঞ্জিন কাম্পার্টমেন্টে সিল, হোস এবং তার হার্নেস প্রোটেকশনের জন্য, যা ইঞ্জিন দ্বারা উৎপন্ন উচ্চ এবং নিম্ন তাপমাত্রার প্রতিরোধ করতে পারে।

• ইলেকট্রনিক্স: তড়িৎ বিচ্ছেদক পদার্থ, সিল এবং তাপীয় প্যাড তৈরি করার জন্য, যা বিভিন্ন তাপমাত্রায় তড়িৎ বিচ্ছেদক এবং যান্ত্রিক পারফরম্যান্স বজায় রাখতে হয়।

• নির্মাণ শিল্প: সিল এবং পানি প্রতিরোধক পদার্থ তৈরি করার জন্য, যা দীর্ঘ সময় বাইরে ব্যবহার করলেও জলবায়ু পরিবর্তনের প্রতিরোধ করতে পারে।

সারাংশ

সিলিকন রাবারের অসাধারণ উচ্চ এবং নিম্ন তাপমাত্রার প্রতিরোধক গুণাবলী মূলত এর অনন্য অণুগত গঠন, দুর্বল অণুগত বল, উচ্চ অক্সিডেশন প্রতিরোধক গুণাবলী এবং নিম্ন তাপমাত্রা প্রসারণ গুণাঙ্কের কারণে। এই বৈশিষ্ট্যগুলি সিলিকন রাবারকে বিস্তৃত তাপমাত্রা পরিসরে উত্তম যান্ত্রিক পারফরম্যান্স, সুইচ এবং প্রসারণ বজায় রাখতে সক্ষম করে, যা বিভিন্ন চাহিদাপূর্ণ পরিবেশে উপযোগী করে।