आजच्या आधुनिक जीवनात मानवाच्या भौतिक गरजांची पूर्तता करण्यासाठी नवनवीन संसाधनांची गरज प्रचंड प्रमाणात वाढलेली आहे. या संसाधनांमध्ये दूरचित्रवाणी संच, रेडिओ, भ्रमणध्वनी, लॅपटॉप, वाहने, घरातील विविध इलेक्ट्रॉनिक उपकरणे व इतर गृहोपयोगी वस्तू इत्यादींचा समावेश होतो. या उपकरणांच्या निर्मीतीमध्ये जे वेगवेगळे पदार्थ वापरले जातात त्यातील एक महत्त्वाचा पदार्थ म्हणजे बहुवारीकिय संमिश्रे. यापूर्वी अशी संमिश्रे पारंपरिक पूरक पदार्थ व बहुवारिके यांपासून बनवण्यात येत असत. परंतु, त्यांची गुणवत्ता व उपयुक्तता यांवर काही मर्यादा असल्याचे आढळून आले. त्यामुळे सन २००० नंतर पूरक पदार्थांऐवजी निर्मिती प्रक्रियेत अब्जांश पदार्थांचा वापर केलेल्या बहुवारिकीय संमिश्राचा वापर हा पर्याय पुढे आला. त्यामुळेच पुढील काळात अशा संमिश्रांवरील संशोधन व त्यांची निर्मिती यांत मोठ्या प्रमाणावर वाढ झाली.
अब्जांश पदार्थांच्या वैशिष्ट्यपूर्ण गुणधर्मांमुळे त्यांचा वापर करून पारंपरिक बहुवारिकीय संमिश्रांपेक्षा चांगल्या गुणधर्मांची संमिश्रे तयार करता येतात. त्यांच्या उत्पादन प्रक्रियेत चांदी (Ag), कॅल्शियम कार्बोनेट (CaCO3), टिटॅनियम डायऑक्साईड (TiO2), मॅग्नेशियम हायड्रॉक्साईड [Mg(OH)2] अशा विविध अब्जांश पदार्थांचा वापर करण्यात येतो. या संमिश्रांचे सर्वसाधारणपणे तीन प्रकार आढळतात –
(१) अब्जांश कण आधारीत बहुवारिकीय संमिश्रे (Polymer Nano-composites) (२) अब्जांश तंतू आधारित बहुवारिकीय संमिश्रे (Nano-Fibre reinforced polymer composites) (३) अब्जांश चकत्या आधारित बहुवारिकीय संमिश्रे (Flakes filled polymer composites)
बहुवारिकीय अब्जांश संमिश्रांची निर्मिती : पॉलिईथिलीन (Polyethylene), पॉलिप्रोपिलीन (Polypropylene), पॉलिएस्टर (Polyester), पॉलिकार्बोनेट (Polycarbonate) अशा विविध बहुवारिकांमध्ये अब्जांश पदार्थ मिसळून बहुवारिक संमिश्रे तयार केली जातात.
(१) अब्जांश कण आधारित बहुवारिक संमिश्रे सामान्यत: आकृती क्र. १ मध्ये दिलेल्या पद्धतीनुसार तयार करण्यात येतात. यामध्ये बहुवारिके प्रथम वितळवून घेतात. त्यानंतर ती योग्य त्या द्रावकामध्ये घालून विरघळवून द्रावण तयार करतात. या द्रावणात अब्जांश कण टाकून घनरूपातील बहुवारिक संमिश्रे तयार करण्यात येतात. यासाठी सामान्यत: रासायनिक अभिक्रिया, द्रावण थंड करणे किंवा बाष्पीभवन या पद्धतींचा वापर करतात.
(२) अब्जांश-तंतू आधारित बहुवारिकीय संमिश्रे निर्मिती करण्याची पद्धत आकृती क्र.२ मध्ये दर्शवली आहे. तंतुमय अब्जांश पदार्थांच्या वापरामुळे ही संमिश्रे खूपच मजबूत व टिकाऊ असतात.
(३) अब्जांश चकत्या आधारित बहुवारिकीय संमिश्रे तयार करण्यासाठी बहुवारिकांमध्ये अब्जांश चकत्या योग्य त्या प्रमाणात मिसळल्या जातात. ही संमिश्रे बनवण्याची पद्धत आकृती क्र. ३ मध्ये दाखवली आहे. पारंपरिक संमिश्रात कालांतराने छिद्रे पडू लागतात. परंतु, संमिश्रांच्या निर्मिती प्रक्रियेमध्ये अब्जांश चकत्यांचा वापर केल्यास त्यांची छिद्रे पडण्याच्या प्रक्रियेस विरोध करण्याची क्षमता वाढते व त्यामुळे ती अधिक काळ टिकतात.
अब्जांश बहुवारीकीय संमिश्रांचे गुणधर्म हे विविध गोष्टींवर अवलंबून असतात. उदाहरणार्थ, वापरण्यात येणारे बहुवारिक पदार्थ व अब्जांश पदार्थ, त्यांची भौतिक स्थिती, बनवण्याची पद्धत, पूरक पदार्थांची बहुवारिकांमधील स्थानांतरण (Dispersion) इत्यादी. सामान्य स्थितीतील पदार्थांच्या तुलनेत अब्जांश पदार्थांचे गुणधर्म पूर्णत: वेगळे व वैशिष्ट्यपूर्ण असतात. अब्जांश पदार्थांमुळे संमिश्रांचे भौतिकी गुणधर्म व उष्णतारोधक गुणधर्म (Thermal properties) यांमध्ये लक्षणीय वाढ होते. एकाच प्रकारच्या पदार्थांचे कण एकमेकांजवळ येण्याचा कल अधिक असतो. याउलट भिन्न प्रकारच्या पदार्थांमध्ये हा कल कमी असतो. त्यामुळे संमिश्रामध्ये पूरक पदार्थ व बहुवारिक पदार्थ यांचे स्थानांतरण खूपच कमी होते. यामुळेच संमिश्रांच्या गुणधर्मांमध्ये अपेक्षित वाढ होत नाही. गुणधर्मांमध्ये वाढ व्हावी यासाठी वितळवून ओतणे (Melt compounding), विरघळवून ओतणे (Solution casting), बहुवारिक तयार करतानाच संमिश्र तयार करणे (In-situ polymerization) या पद्धतींचा अवलंब केला जातो. संमिश्रांच्या गुणधर्मांमध्ये वृद्धी झाली तर त्यांची उपयोगिता वाढते.
उपयोग : अब्जांश बहुवारिक संमिश्रांचे अनेक उपयोग आहेत. विविध उपकरणांची बाह्य आवरणे बनविण्यासाठी पॉलीथिलीन व पॉलीप्रोपिलीन यांचा वापर मोठ्या प्रमाणात करण्यात येतो. कापड-निर्मिती उद्योगामध्ये तसेच विविध उपकरणाच्या लेपणात पॉलिएस्टरचा वापर केला जातो. पॉलिकार्बोनेट हे जोराचे धक्के (High impact strength) सहन करू शकते. त्यामुळे त्याचा उपयोग भ्रमणध्वनी संचाच्या बाह्य आवरणासाठी करण्यात येतो. पॉलीॲनिलिनचा विद्युतीय बहुवारिक म्हणून वापर केला जातो. विविध इलेक्ट्रॉनिक उपकरणे अब्जांश बहुवारिक संमिश्रांचा वापर करून बनवलेली असतात. चांदीचे अब्जाश पदार्थ जंतूविरोधक असल्याने त्यांचा वापर बहुवारिकांच्या जंतूविरोधक गुणधर्मांमध्ये वाढ करण्यासाठी करतात. कार्बनच्या अब्जांश नळ्यांचा वापर केल्यास बहुवारिकांची वजन पेलण्याची क्षमता व मजबुती यांमध्ये उल्लेखनीय वाढ होते. अब्जांश बहुवारीकीय संमिश्रे वजनाने इतर धातूपेक्षा खूपच हलकी असल्याने त्यांचा उपयोग अनेक घरगुती तसेच औद्योगिक उत्पादनांच्या निर्मितीमध्ये केला जातो.
अब्जांश बहुवारीकीय संमिश्रांचे अनेकविध गुण व उपयोग यांमुळे त्यांचा वापर दिवसेंदिवस वाढतच आहे.
समीक्षक : वसंत वाघ
