محققین طویل عرصے سے ایسے نئے مواد کو تلاش کرنے کے لیے کام کر رہے ہیں جو تیز رفتار پنکچر کے خلاف مزاحمت کرنے میں بہتر ہوں، لیکن نئے مواد کی امید افزا تفصیلات کو حقیقی دنیا میں ان کے حقیقی رویے سے جوڑنا مشکل ہے۔
اس مسئلے کو حل کرنے کے لیے، نیشنل انسٹی ٹیوٹ آف اسٹینڈرڈز اینڈ ٹیکنالوجی (NIST) کے محققین نے ایک نیا طریقہ وضع کیا ہے جو لیزر سے خارج ہونے والے پروجیکٹائلز اور ڈیٹا کا استعمال کرتا ہے تاکہ کسی ہدف والے مواد کی خوردبینی خصوصیات اور رویے کا اندازہ لگایا جا سکے، جیسا کہ ACS اپلائیڈ میٹریلز میں دکھایا گیا ہے۔ اور انٹرفیس مضمون۔ یہ ہدف والے مواد پر آواز کی رفتار کے قریب رفتار سے مائیکرو پراجیکٹائل کو گولی مارنے کے لیے ایک اعلی شدت والے لیزر کا استعمال کرتے ہوئے کیا جاتا ہے، جو اس صورت میں ایک پولیمر فلم ہے جو پنکچر مزاحم مواد کو جانچنے کی نمائندگی کرتی ہے۔
ذرات اور آزمائشی مواد کے نمونے کے درمیان توانائی کے تبادلے کا خوردبینی سطح پر تجزیہ کیا جاتا ہے، اور پھر اسکیلنگ کے طریقے استعمال کیے جاتے ہیں تاکہ مواد کی پنکچر کے خلاف مزاحمت کا اندازہ لگایا جا سکے، جیسے کہ گولی۔ بالکل اسی طرح، تجزیہ اور اسکیلنگ کے طریقوں کے ساتھ جانچ کو یکجا کرنے سے سائنس دانوں کو پنکچر سے بچنے والے نئے مواد کو دریافت کرنے کی اجازت ملتی ہے۔ نیا پروگرام بڑے پروجیکٹائلز اور بڑے نمونوں کا استعمال کرتے ہوئے لیبارٹری تجربات کی ایک طویل سیریز کی ضرورت کو کم کرتا ہے۔
NIST کیمسٹ کیتھرین ایونز بتاتی ہیں، "جب آپ حفاظتی ایپلی کیشن کے لیے کسی نئے مواد کی چھان بین کر رہے ہوتے ہیں، تو ہمارے نئے طریقہ کار سے ہم پہلے یہ جان سکتے ہیں کہ آیا اس کے حفاظتی خواص کی تفتیش کے قابل ہے۔"
لیبارٹری کے تجربات میں ایک نئے پولیمر کی تھوڑی مقدار میں ترکیب کرنا کافی حد تک معمول کے مطابق ہو سکتا ہے۔ چیلنج اس کی پنکچر مزاحمت کو جانچنے کے لیے مقدار کو بڑھانا ہے - نئے مصنوعی پولیمر سے بنائے گئے مواد، کافی مقدار تک پیمانہ کرنا اکثر ناممکن یا ناقابل عمل ہوتا ہے۔
بیلسٹک ٹیسٹنگ کے ساتھ مسئلہ یہ ہے کہ نیا مواد بناتے وقت آپ کو دو قدم اٹھانے ہوتے ہیں،" کرسٹوفر سولز، NIST میں میٹریل ریسرچ انجینئر کہتے ہیں۔ آپ کو پہلے ایک نئے پولیمر کی ترکیب کرنا ہوگی جو آپ کے خیال میں بہتر ہے، اور پھر اسکیل کریں۔ اس کام کی بڑی کامیابی یہ ہے کہ ہم نے حیرت انگیز طور پر پایا کہ مائیکرو بیلسٹک ٹیسٹنگ کو بڑھایا جا سکتا ہے اور اسے حقیقی دنیا، بڑے پیمانے پر ٹیسٹنگ سے جوڑا جا سکتا ہے۔"
مطالعہ کے دوران، محققین نے اپنے طریقہ کار کا استعمال کرتے ہوئے کئی مواد کا جائزہ لیا، بشمول وسیع پیمانے پر استعمال ہونے والے بیلسٹک شیشے کے مرکبات، نئے نانوکومپوزائٹس، اور گرافین مواد کے نمونے۔
ٹیسٹ کا طریقہ LIPIT کہلاتا ہے، جس کا مطلب ہے "لیزر انڈسڈ پروجیکٹائل امپیکٹ ٹیسٹنگ۔ یہ سیلیکا یا شیشے سے بنے مائیکرو پروجیکٹائل کو دلچسپی کے مواد کی پتلی فلموں میں فائر کرنے کے لیے لیزر کا استعمال کرتا ہے۔ لیزر ایبلیشن کے ذریعے، لیزر ہائی پریشر پیدا کرتا ہے۔ لہر جو پرکشیپی مواد کو نمونے میں دھکیلتی ہے۔
محققین نے سب سے پہلے ایک قسم کے نانوکومپوزائٹ کا تجزیہ کرنے کے لیے طریقہ استعمال کیا جسے پولیمر گرافٹڈ نینو پارٹیکل پولیمیتھکریلیٹ (این پی پی ایم اے) مرکب کہا جاتا ہے۔ یہ سیلیکا نینو پارٹیکلز پر مشتمل ہے جو بلٹ پروف واسکٹ سمیت ایپلی کیشنز کی ایک وسیع رینج میں استعمال کی جا سکتی ہے۔ لیزر مائیکرو بموں کو ہدف کے مواد کی طرف 100 سے 400 میٹر فی سیکنڈ کی رفتار سے آگے بڑھاتے ہیں، اور ان کے اثرات کی پیمائش کے لیے ایک ویڈیو کیمرہ استعمال کیا جاتا ہے۔
محققین نے npPMA پر حاصل کی گئی پیمائشوں کو اضافی ریاضیاتی تجزیوں کے ساتھ، تحقیقی لٹریچر کے مواد پر موجودہ ڈیٹا کے ساتھ ملایا، تاکہ مائیکرو بم ٹیسٹ کے نتائج کو بڑے اثرات میں ہونے والے اثرات سے جوڑا جا سکے۔ چونکہ npPMA ایک نیا مواد ہے جو آسانی سے تیار نہیں کیا جاتا ہے، اس لیے انہوں نے اپنے تجزیے کو وسیع کیا تاکہ عام طور پر استعمال ہونے والے مرکب (پولی کاربونیٹ) کو شامل کیا جا سکے، جو بڑے پیمانے پر بلٹ پروف شیشے کے طور پر استعمال ہوتا ہے۔
لٹریچر کے نتائج، جہتی تجزیہ، اور LIPIT کے طریقہ کار کے امتزاج کا استعمال کرتے ہوئے، محققین یہ ظاہر کرنے کے قابل تھے کہ مواد کی پنکچر مزاحمت زیادہ سے زیادہ دباؤ کے ساتھ مطابقت رکھتی ہے جسے مواد فریکچر سے پہلے برداشت کر سکتا ہے (یعنی ناکامی کا دباؤ)۔ یہ بیلسٹک کارکردگی کی موجودہ تفہیم کو چیلنج کرتا ہے، جس کے بارے میں اکثر سوچا جاتا ہے کہ دباؤ کی لہر کسی مواد سے کیسے گزرتی ہے۔
ان کا نیا طریقہ انہیں اس بات کا تعین کرنے کی اجازت دیتا ہے کہ مواد کی طاقت کی حد، یا یہ کتنا تناؤ اور دباؤ برداشت کر سکتا ہے، بغیر ان خصوصیات کی براہ راست پہلے سے پیمائش کیے، جس سے یہ بہتر بنانے میں مدد ملتی ہے کہ تجربہ میں کون سے مواد کا انتخاب کرنا ہے۔ اس نے انہیں گرافین جیسے مواد کو تلاش کرنے کی اجازت دی، جس سے پتہ چلتا ہے کہ مواد کی ایک سے زیادہ پتلی فلمی تہوں کو اثر مزاحم ایپلی کیشنز کے لیے استعمال کیا جا سکتا ہے، جیسے کہ اعلی کارکردگی والے پولیمر۔
ان کے اگلے اقدامات کے لیے، محققین دوسرے ناول مواد کی بیلسٹک خصوصیات کا جائزہ لینے اور مختلف اقسام اور تشکیلات کی چھان بین کرنے کا ارادہ رکھتے ہیں۔ وہ مائکرو بلیٹس کے سائز میں بھی فرق کریں گے اور اپنی رفتار کی حد کو بڑھا دیں گے۔
