Introduction
क्या आपने कभी सोचा है कि अगर इंसान की मांसपेशियों की तरह बहुत से नए साधनों को आकार बदलने की क्षमता दी जाए, तो क्या होगा? एक अद्वितीय अनुसंधान ने इस विचार को वास्तविकता में बदल दिया है। ओरेगन स्टेट यूनिवर्सिटी के एक शोधकर्ता ने एक नई 3D प्रिंटिंग तकनीक विकसित की है, जो ऐसे रूपांतरित सामग्रियों का निर्माण कर सकती है, जो मांसपेशियों की तरह काम कर सकती हैं। यह नई तकनीक रोबोटिक्स, बायोमेडिकल उपकरणों और ऊर्जा उपकरणों के लिए बेहतर संभावनाएं खोलेगी। चलिए इस दिलचस्प शोध के बारे में जानते हैं।
Full Article
ओरेगन स्टेट यूनिवर्सिटी के कॉलेज ऑफ़ इंजीनियरिंग के डेविन रोच और उनके सहयोगियों द्वारा विकसित की गई इस तकनीक का नाम "Liquid Crystalline Elastomers" (LCEs) है। ये संरचनाएं प्रिंटिंग के तुरंत बाद ही crawl, fold, और snap कर सकती हैं। डेविन रोच, जो कि मेकेनिकल इंजीनियरिंग के सहायक प्रोफेसर हैं, कहते हैं, "LCEs दरअसल नरम मोटर्स हैं।"
इसका मतलब है कि ये मोटर्स इतने लचीले हैं कि इन्हें इंसानी शरीर में भी उपयोग किया जा सकता है। उदाहरण के लिए, इन्हें दवा को लक्षित स्थानों पर पहुँचाने के लिए इम्प्लांटेबल मेडिकल डिवाइस के रूप में इस्तेमाल किया जा सकता है। इसके अलावा, ये स्टेंट्स के रूप में और इनकॉन्टिनेंस के लिए युरेथ्रल इम्प्लांट्स के रूप में भी काम कर सकते हैं।
Liquid Crystalline Elastomers हल्के क्रॉसलिंक्ड पॉलिमर नेटवर्क होते हैं, जो कुछ उत्तेजनाओं, जैसे गर्मी, के संपर्क में आकर आकार बदल सकते हैं। ये तापीय ऊर्जा को यांत्रिक ऊर्जा में बदलने की क्षमता रखते हैं, जिसे स्टोर किया जा सकता है और आवश्यकता के अनुसार इस्तेमाल किया जा सकता है। रोच ने बताया कि LCEs का उपयोग सॉफ्ट रोबोटिक्स के क्षेत्र में भी महत्वपूर्ण हो सकता है।
"LCEs का इस्तेमाल लचीले रोबोट्स में किया जा सकता है, जो उन क्षेत्रों का अन्वेषण कर सकते हैं जो मनुष्यों के लिए असुरक्षित हैं," उन्होंने कहा। ये रोबोट्स एयरोस्पेस में भी एक्चुएटर्स के रूप में उपयोगी हो सकते हैं, जैसे कि गहरे अंतरिक्ष में ग्रैपलिंग, रडार तैनाती, या बाह्य ग्रहों की खोज में।
LCEs की कार्यात्मक उपयोगिता उनके एनीसोट्रॉपी और वीस्कोएलास्टिसिटी के मिश्रण पर निर्भर करती है। एनीसोट्रॉपी का अर्थ है दिशा के अनुसार भिन्नता, जैसे कि लकड़ी अनाज के साथ अधिक मजबूत होती है। वहीं, वीस्कोएलास्टिक सामग्री, जैसे शहद, प्रवाह का प्रतिरोध करती है और धीरे-धीरे तनाव के तहत विकृत होती है, जबकि रबर की तरह तनाव हटाने पर अपनी मूल आकृति में लौटती है।
LCEs के आकार बदलने की विशेषताएँ उन सामग्रियों के भीतर अणुओं की संरेखण पर निर्भर करती हैं। रोच और उनके सहयोगियों ने हार्वर्ड यूनिवर्सिटी, यूनिवर्सिटी ऑफ़ कोलोराडो, और सैंडिया और लॉरेंस लिवरमोर नेशनल लेबोरेटरी के साथ मिलकर यह खोज की कि वे एक चुंबकीय क्षेत्र का उपयोग करके अणुओं को कैसे संरेखित कर सकते हैं। यह प्रक्रिया एक प्रकार की 3D प्रिंटिंग तकनीक, जिसे डिजिटल लाइट प्रोसेसिंग कहा जाता है, का उपयोग करके की गई है।
डिजिटल लाइट प्रोसेसिंग में, प्रकाश का उपयोग करके तरल रेजिन को ठोस आकृतियों में सटीकता से हार्ड किया जाता है। लेकिन LCEs के अणुओं को संरेखित करना चुनौतीपूर्ण हो सकता है। "अणुओं का संरेखण LCEs की पूरी क्षमता को अनलॉक करने और उनके उन्नत, कार्यात्मक अनुप्रयोगों में उपयोग की अनुमति देने की कुंजी है," रोच ने कहा।
रोच और अन्य शोधकर्ताओं ने चुंबकीय क्षेत्र की ताकत को बदलकर देखा कि यह और अन्य कारक, जैसे कि प्रत्येक प्रिंट की गई परत की मोटाई, अणु संरेखण को कैसे प्रभावित करते हैं। इससे उन्हें जटिल LCE आकृतियों को प्रिंट करने की अनुमति मिली, जो गर्म होने पर विशेष तरीके से बदल जाती हैं।
"हमारा काम नए सामग्रियों को बनाने के लिए नए संभावनाओं का द्वार खोलता है, जो उपयोगी तरीकों से उत्तेजनाओं पर प्रतिक्रिया करते हैं, और संभावित रूप से कई क्षेत्रों में नवाचार की ओर ले जा सकते हैं," रोच ने कहा।
यह अध्ययन, जो कि Advanced Materials में प्रकाशित हुआ, को नेशनल साइंस फाउंडेशन और एयर फोर्स ऑफिस ऑफ साइंटिफिक रिसर्च द्वारा समर्थन मिला।
Conclusion
इस शोध ने न केवल 3D प्रिंटिंग के क्षेत्र में एक नई दिशा दी है, बल्कि यह बायोमेडिकल उपकरणों और रोबोटिक्स के लिए भी नए संभावनाओं को खोलता है। LCEs की अद्भुत विशेषताएँ हमें उन उपकरणों के निर्माण की ओर ले जा सकती हैं जो न केवल कार्यात्मक हैं, बल्कि मानव जीवन को भी बेहतर बना सकते हैं। इस प्रकार के अनुसंधान भविष्य में विज्ञान और प्रौद्योगिकी के विकास में एक महत्वपूर्ण भूमिका निभा सकते हैं।
FAQs Section
1. Liquid Crystalline Elastomers (LCEs) क्या होते हैं?
LCEs हल्के क्रॉसलिंक्ड पॉलिमर नेटवर्क हैं जो कुछ उत्तेजनाओं के संपर्क में आकर आकार बदल सकते हैं। ये तापीय ऊर्जा को यांत्रिक ऊर्जा में बदलने की क्षमता रखते हैं, जिससे इन्हें कई अनुप्रयोगों में उपयोग किया जा सकता है।
2. LCEs का उपयोग कहाँ-कहाँ किया जा सकता है?
LCEs का उपयोग बायोमेडिकल उपकरणों में, जैसे दवा वितरण प्रणाली, स्टेंट्स और युरेथ्रल इम्प्लांट्स में किया जा सकता है। इसके अलावा, ये सॉफ्ट रोबोटिक्स और एयरोस्पेस में भी महत्वपूर्ण हैं।
3. Digital Light Processing (DLP) तकनीक क्या है?
DLP एक प्रकार की 3D प्रिंटिंग तकनीक है जिसमें प्रकाश का उपयोग करके तरल रेजिन को ठोस आकृतियों में हार्ड किया जाता है। यह प्रक्रिया उच्च सटीकता के साथ जटिल आकृतियों का निर्माण करने में सक्षम है।
4. LCEs के आकार बदलने की प्रक्रिया कैसे काम करती है?
LCEs का आकार बदलना उनके भीतर अणुओं के संरेखण पर निर्भर करता है। जब इन्हें किसी उत्तेजना, जैसे गर्मी, के संपर्क में लाया जाता है, तो ये अपने अणुओं को पुनर्संरचित कर आकार बदलते हैं।
5. इस शोध का महत्व क्या है?
यह शोध 3D प्रिंटिंग और सामग्री विज्ञान में नए दरवाजे खोलता है। LCEs की अद्भुत विशेषताएँ हमें नए प्रकार के उपकरणों और तकनीकों के विकास की दिशा में ले जा सकती हैं, जो मानव जीवन को बेहतर बना सकते हैं।
Tags
- Liquid Crystalline Elastomers
- 3D Printing
- Robotics
- Biomedical Devices
- Advanced Materials
- Oregon State University
