धातुओं का क्षरण एक विनाशकारी प्रक्रिया है जिससे भारी आर्थिक नुकसान होता है। विश्व संक्षारण संगठन के अनुसार, दुनिया भर में जंग की लागत $1.8 ट्रिलियन से अधिक होने का अनुमान है। डॉ करण थानावाला, IITB-मोनाश रिसर्च अकादमी में एक शोध विद्वान और के एक सदस्य Chemwatch टीम, इस संख्या को महत्वपूर्ण रूप से नीचे लाने में मदद करने की उम्मीद करती है।
करण बताते हैं कि धातु की वस्तुओं का क्षरण सतह पर होने वाली विद्युत रासायनिक प्रतिक्रिया का परिणाम है जिसमें इलेक्ट्रोलाइट और ऑक्सीजन की उपस्थिति में धातु का ऑक्सीकरण शामिल है। जंग की रोकथाम के लिए किए गए प्रयास वैकल्पिक सामग्री और घटक के डिजाइन का उपयोग, और/या एक उपयुक्त सुरक्षात्मक कोटिंग के आवेदन, पर्यावरण की स्थिति और अपेक्षित जीवन के प्रकार पर निर्भर करता है। इनमें से, जंग को नियंत्रित करने के लिए सबसे आम और कुशल दृष्टिकोण कार्बनिक बहुलक-आधारित कोटिंग्स का उपयोग है। हालांकि, इन संरचनाओं की सबसे बाहरी परत पर लागू, इन कोटिंग्स को संभालने और सेवा के दौरान सूक्ष्म / नैनो-स्तर की क्षति और खरोंच के लिए अतिसंवेदनशील होते हैं। इस तरह के नुकसान का पता लगाना मुश्किल है, जिससे जंग प्रक्रिया खराब हो जाती है और अंततः सुरक्षात्मक कोटिंग बेकार हो जाती है। इसलिए, करण कहते हैं, यह कोटिंग्स को डिजाइन और विकसित करने के लिए एक अधिक आकर्षक अवधारणा है जिसमें क्षति को ठीक करने की क्षमता होती है, जिससे सुरक्षात्मक गुणों को बनाए रखा जाता है।
इन-सीटू पोलीमराइजेशन तकनीक का उपयोग करके यूरिया-फॉर्मेल्डिहाइड के गोले में अलसी के तेल और तुंग के तेल का एनकैप्सुलेशन किया गया था। माइक्रोकैप्सूल की तैयारी के लिए प्रक्रिया मापदंडों का अनुकूलन तेल और यूरिया-फॉर्मेल्डिहाइड की गणना की गई मात्रा का उपयोग करके किया गया था, जो कि 25-45 माइक्रोन आकार के गोलाकार माइक्रोकैप्सूल के गठन के अधीन थे, जो प्रतिक्रिया समय और सरगर्मी गति पर निर्भर करते हैं। इस प्रकार तैयार किए गए माइक्रोकैप्सूल का विश्लेषण ऑप्टिकल माइक्रोस्कोपी (ओएम), स्कैनिंग इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोपी (एसईएम) और फूरियर ट्रांसफॉर्म इंफ्रारेड स्पेक्ट्रोस्कोपी (एफटी-आईआर) का उपयोग करके किया गया था, ताकि यूरिया-फॉर्मेल्डिहाइड के पतले गोले में तेल का एनकैप्सुलेशन सुनिश्चित किया जा सके। एक समान और त्वरित स्व-उपचार क्षमता वाली पतली फिल्म सेल्फ-हीलिंग कोटिंग्स को माइक्रोकैप्सूल के साथ 3 wt% की एक अनुकूलित एकाग्रता पर प्राप्त किया गया था। विसर्जन परीक्षण और इलेक्ट्रोकेमिकल प्रतिबाधा स्पेक्ट्रोस्कोपी (ईआईएस) का उपयोग करके संक्षारक विरोधी प्रदर्शन का मूल्यांकन किया गया था।
अपने शोध पर आगे बताते हुए, करण कहते हैं, “स्व-उपचार कोटिंग्स के विकास ने बड़ी चुनौतियों का सामना किया। सबसे महत्वपूर्ण कारक तैयार किए गए माइक्रोकैप्सूल के आकार, आकार और आकारिकी की पुनरुत्पादकता प्राप्त करना था, जो जब कोटिंग में जोड़ा जाता है, तो स्मार्ट उपचार कार्यक्षमता प्रदान करता है। संश्लेषण प्रक्रिया के महत्वपूर्ण मापदंडों जैसे कि सरगर्मी गति और प्रतिक्रिया समय को अनुकूलित किया गया था, जो कि माइक्रोकैप्सूल के आकार और आकार के गठन पर हावी है। इसके अतिरिक्त, माइक्रोकैप्सूल के घटकों को उनकी जैव-संगतता और गैर-खतरनाक प्रकृति के आधार पर चुना गया है, जो उन्हें हरी सामग्री के रूप में वर्गीकृत करता है। ये तैयार किए गए माइक्रोकैप्सूल अलग-अलग सांद्रता में कार्बनिक कोटिंग में बिखरे हुए थे। इन माइक्रोकैप्सूल-गर्भवती कोटिंग्स, पूरी तरह से इलाज के बाद, कोटिंग्स के प्रदर्शन के मूल्यांकन के लिए एक खारा समाधान (समुद्र के पानी के समान) में जंग परीक्षण से पहले, एक कृत्रिम स्क्राइब के साथ प्रेरित किया गया था। ऑप्टिकल माइक्रोस्कोपी का उपयोग करके स्व-उपचार कार्यक्षमता पर माइक्रोकैप्सूल को जोड़ने के प्रभाव की जांच की गई। वाणिज्यिक औद्योगिक कोटिंग्स के रूप में उपयोग के लिए यांत्रिक और आसंजन गुणों के लिए कोटिंग्स का और विश्लेषण किया गया था। स्व-उपचार कोटिंग्स के परिणाम नियंत्रण कोटिंग्स (माइक्रोकैप्सूल के बिना) के साथ तुलनीय थे।"
इस क्षेत्र पर अपने शोध पर ध्यान केंद्रित करने के लिए करण को प्रेरित करने के बारे में, वे कहते हैं, "स्व-उपचार कंपोजिट्स में पॉलिमरिक कोटिंग्स और संरचनात्मक सामग्री, जैसे सूक्ष्म दरारें और छिपी क्षति की कई सीमाओं को हल करने की काफी संभावनाएं हैं। कोटिंग में नुकसान संरचनात्मक विफलता के अग्रदूत हैं, और उन्हें ठीक करने की क्षमता लंबे जीवनकाल और कम रखरखाव के साथ संरचनाओं को सक्षम करेगी। स्व-उपचार कोटिंग्स क्षतिग्रस्त त्वचा के उपचार के समान प्राकृतिक उपचार प्रक्रिया की नकल करती हैं। इसलिए, स्व-उपचार कोटिंग्स बहुत आकर्षक हैं क्योंकि वे रासायनिक या यांत्रिक कारणों से कोटिंग में क्षति के बाद भी लेपित घटकों के स्थायित्व का आश्वासन दे सकते हैं। माइक्रोकैप्सूल का संश्लेषण और स्व-उपचार कोटिंग्स तैयार करना बड़ी चुनौतियां हैं। माइक्रोकैप्सूल, आकार और आकारिकी का आकार टूटने और उपचार की सक्रिय कार्यक्षमता प्रदान करने में महत्वपूर्ण भूमिका निभाता है। अनुकूलित माइक्रोकैप्सूल तैयार करने के लिए प्रक्रिया को अनुकूलित करने से नए तरीकों को आजमाने का शानदार अवसर मिलता है, जो अक्सर एक शोधकर्ता के लिए रोमांचक होता है।"
करण को विश्वास है कि सुरक्षात्मक कोटिंग्स के अनुसंधान में यह सफलता पारंपरिक पॉलीमेरिक कोटिंग्स का उपयोग करते समय हमारे सामने आने वाली कुछ जंग की समस्याओं को हल करने के लिए बहुत कुछ करेगी, जो अंततः सुरक्षित कार्यस्थलों और समुदायों को सुनिश्चित करेगी।
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