مواد سائنس میں ہونے والی جدید پیش رفت نے سمارٹ مٹیریلز (Smart Materials) کو جدید ٹیکنالوجی کے اہم ترین موضوعات میں شامل کر دیا ہے۔ یہ مٹیریلز خاص حالات کے تحت اپنے آپ کو تبدیل کرنے کی صلاحیت رکھتے ہیں۔ ان میں خود مرمت کرنے والے مٹیریلز (Self-Healing Materials)، گریفین (Graphene)، اور شیپ میموری الائیز (Shape-Memory Alloys) جیسے مواد شامل ہیں۔ آج ہم ان جدید مٹیریلز اور ان کے ممکنہ استعمالات کے بارے میں تفصیل سے بات کریں گے۔
خود مرمت کرنے والے مٹیریلز
خود مرمت کرنے والے مٹیریلز خود بخود اپنی مرمت کر کے اپنی اصل حالت میں واپس آ سکتے ہیں۔ یہ تکنیکیں مواد کی زندگی کو بڑھانے اور ان کی پائیداری کو یقینی بنانے میں مددگار ثابت ہو رہی ہیں۔ جدید تحقیق کے مطابق، خود مرمت کرنے والے مٹیریلز کی دو بنیادی اقسام ہیں: اندرونی (Intrinsic) اور بیرونی (Extrinsic) خود مرمت۔
اندرونی خود مرمت کا مطلب یہ ہے کہ مٹیریل میں ایسے بانڈز موجود ہیں جو ٹوٹنے کے بعد دوبارہ جڑ سکتے ہیں، جیسا کہ ہائیڈروجن بانڈز یا ریورسبل کیمیکل بانڈز۔ یہ مٹیریلز عموماً روشنی، حرارت، یا دباؤ کے اثرات سے اپنی مرمت کر لیتے ہیں۔ دوسری طرف، بیرونی خود مرمت میں مائیکرو کیپسولز (Microcapsules) یا مائیکرو ویسکیولز (Microvessels) کا استعمال کیا جاتا ہے جو مواد میں شامل کیے جاتے ہیں۔ جب مواد میں دراڑ پیدا ہوتی ہے، تو یہ کیپسولز پھٹتے ہیں اور مواد کو ٹھیک کرنے والے ایجنٹس خارج کرتے ہیں۔ اس کے ذریعے مواد کی کارکردگی کو بحال کیا جاتا ہے۔
حالیہ تحقیق میں خود مرمت کرنے والے گریفین اور ایم ایکسین (MXene) پر مبنی کمپوزٹس پر خاص توجہ دی جا رہی ہے۔ یہ مواد پہننے کے قابل سینسرز، سپر کیپیسٹرز، اور اینٹی کوروژن (Anticorrosive) خصوصیات کے لیے استعمال کیے جا رہے ہیں۔ مثال کے طور پر، ایم ایکسین ہائیڈروجیل (Hydrogel) سینسرز کو نہ صرف مزید لچکدار بناتا ہے بلکہ خود مرمت کی خصوصیات بھی فراہم کرتا ہے، جو ذاتی صحت کی نگرانی اور الیکٹرانک سکن (E-skin) کے لیے موزوں ہیں۔ تاہم، خود مرمت کے علاوہ، ان سینسرز میں درجہ حرارت کی وسیع رینج میں استحکام اور حساسیت برقرار رکھنے کے لیے مزید بہتری کی ضرورت ہے۔
گریفین کے انقلابی استعمال
گریفین مواد سائنس میں انقلاب لانے والا ایک حیرت انگیز مٹیریل ہے۔ یہ ایک انتہائی مضبوط، ہلکا اور موصل مواد ہے جس میں بے مثال مکینیکل اور الیکٹریکل خصوصیات موجود ہیں۔ گریفین پر مبنی کمپوزٹس کی خاص بات یہ ہے کہ ان میں خود مرمت کی صلاحیت ہوتی ہے۔ یہ کمپوزٹس الیکٹرانک آلات، سینسرز، اور توانائی کے ذخیرہ کرنے والے آلات میں استعمال ہوتے ہیں۔
ایک تحقیق میں، گریفین کو استعمال کرتے ہوئے ایک نیا ہائیڈروجیل تیار کیا گیا جو اپنی ساخت کو جلدی سے ٹھیک کر سکتا ہے۔ اس میں موجود فوٹو تھرمل خصوصیات اسے الیکٹرانک آلات میں دراڑوں کو خود بخود بھرنے کے قابل بناتی ہیں۔ مزید برآں، گریفین کی بناوٹ میں موجود ہائیڈروجن بانڈز اس کی لچک، طاقت، اور دراڑوں کی مرمت کی صلاحیت میں اضافہ کرتے ہیں۔
شیپ میموری الائیز (Shape Memory Alloys)
شیپ میموری الائیز ایسے مٹیریلز ہیں جو اپنی اصل شکل میں واپس آ سکتے ہیں جب انہیں کسی مخصوص حرارت یا دباؤ میں رکھا جائے۔ یہ الائیز اپنی خصوصیات کی وجہ سے طبی آلات، ایرواسپیس انڈسٹری، اور روبوٹکس میں بے حد اہمیت رکھتی ہیں۔
مثال کے طور پر، ایک جرمن اسٹارٹ اپ میمیٹس (Memetis) نے شیپ میموری الائیز کی بنیاد پر کمپیکٹ ایکچویٹرز تیار کیے ہیں۔ یہ الائیز اپنی اصل شکل میں واپس آنے کی صلاحیت رکھتی ہیں، جس سے انہیں چھوٹے یا گھنے آلات میں کارآمد بنایا جا سکتا ہے۔ اس کے استعمالات میں کنزیومر الیکٹرانکس، ٹیلی کمیونیکیشن، اور آپٹیکل ٹیکنالوجی شامل ہیں۔
مواد سائنس میں نینو ٹیکنالوجی کا استعمال
مواد سائنس میں نینو ٹیکنالوجی (Nanotechnology) نے انقلابی تبدیلیاں لائی ہیں۔ نینو فائبرز، نینو ٹیوبز، اور کوانٹم ڈاٹس جیسے نینو مٹیریلز صنعتی مصنوعات کی کارکردگی کو جوہری سطح پر بہتر بناتے ہیں۔ نینو ٹیکنالوجی کی بدولت مواد کی مکینیکل خصوصیات، برقی موصلیت، اور تھرمل استحکام میں نمایاں بہتری آئی ہے۔
امریکی اسٹارٹ اپ بی این نینو (BNNano) نے بوران نائٹرائیڈ نینو ٹیوبز تیار کی ہیں جن میں سپر ہائیڈروفوبک، ہائی الیکٹریکل انسولیشن، اور تھرمل استحکام کی خصوصیات ہیں۔ یہ مواد ایرواسپیس، آٹوموٹیو، اور ڈیفنس انڈسٹری میں استعمال ہوتے ہیں۔
مستقبل کی جانب: اسمارٹ اور جوابدہ مٹیریلز
اسمارٹ مٹیریلز ایسے مٹیریلز ہیں جو بیرونی محرکات جیسے کہ حرارت، روشنی، یا دباؤ کے تحت اپنے خواص کو تبدیل کرتے ہیں۔ اسٹارٹ اپ کمپنیاں اسمارٹ مٹیریلز تیار کر رہی ہیں جن میں شیپ میموری، خود مرمت، اور فیز چینج جیسی خصوصیات موجود ہیں۔
حالیہ تحقیق کے مطابق، پییزو الیکٹرک اسمارٹ مٹیریلز کی مارکیٹ میں نمایاں ترقی ہو رہی ہے، اور 2024 سے 2028 کے درمیان اس کی مارکیٹ ویلیو میں 15.63 فیصد سالانہ اضافہ متوقع ہے۔ اسمارٹ مٹیریلز کی بڑھتی ہوئی مانگ ان کی انوکھی خصوصیات کی وجہ سے ہے جو انہیں متنوع صنعتی استعمالات میں موزوں بناتی ہیں۔
مواد سائنس میں ہونے والی جدید پیش رفت نے ہمیں نئے اور انقلابی مٹیریلز فراہم کیے ہیں۔ خود مرمت کرنے والے مٹیریلز، گریفین، شیپ میموری الائیز، اور نینو ٹیکنالوجی نے مختلف صنعتوں میں بے مثال مواقع فراہم کیے ہیں۔ ان مٹیریلز کی خصوصیات نے انہیں طبی آلات، ایرواسپیس، آٹوموٹیو، اور الیکٹرانک آلات کے لیے موزوں بنایا ہے۔ مستقبل میں، ان مٹیریلز کے مزید ترقیاتی استعمالات ہمارے لیے نئی راہیں کھولیں گے۔
محمد عمران راجہ
حوالہ جات: mdpi.com , link.springer.com , startus-insights.com
