محققین طویل عرصے سے نئے مواد کو تلاش کرنے کے لیے کام کر رہے ہیں جو تیز رفتار پنکچرز کے خلاف بہتر طور پر محفوظ ہیں، 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 (این آئی ایس ٹی) کے محققین نے ایک نیا طریقہ وضع کیا ہے جو لیزر سے خارج ہونے والے پروجیکٹائلز اور ڈیٹا کا استعمال کرتا ہے تاکہ ہدف کے مواد کی خوردبین خصوصیات اور رویے کی پیشن گوئی کی جا سکے۔ اور انٹرفیس، LaserMade.com سمجھتا ہے۔ یہ ایک ٹارگٹ میٹریل پر آواز کی رفتار کے قریب مائکرو پروجیکٹائل کو نکالنے کے لیے ہائی انٹینسٹی لیزر کا استعمال کرکے کیا جاتا ہے، جو اس معاملے میں ایک پولیمر فلم ہے جو پنکچر مزاحم مواد کی نمائندگی کرتی ہے جسے جانچنا ہے۔
ذرات اور جانچے گئے مواد کے نمونے کے درمیان توانائی کے تبادلے کا خوردبینی سطح پر تجزیہ کیا جاتا ہے، اور پھر ایک پیمانہ کاری کا طریقہ استعمال کیا جاتا ہے تاکہ مواد کی پنکچر کے خلاف مزاحمت کا اندازہ لگایا جا سکے، جیسے کہ گولی۔ اس طرح، تجزیہ اور پیمانے کے طریقوں کے ساتھ جانچ کو یکجا کرتے ہوئے، سائنسدان نئے پنکچر مزاحم مواد کو دریافت کر سکتے ہیں۔ 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 اطلاق کے لیے کسی نئے مواد کا مطالعہ کرتے ہیں، تو ہمارے نئے طریقہ کار کے ساتھ، ہم اس بات کا پہلے سے اندازہ حاصل کر سکتے ہیں کہ آیا اس کی حفاظتی خصوصیات قابل مطالعہ ہیں۔"
لیبارٹری کے تجربات میں ایک نئے پولیمر کی تھوڑی مقدار میں ترکیب کرنا کافی 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 جہاں کافی مقدار تک پیمانہ کرنا اکثر ناممکن یا ناقابل عمل ہوتا ہے۔
بیلسٹک ٹیسٹنگ کے ساتھ مسئلہ یہ ہے کہ آپ کو نیا مواد بنانے کے لیے دو قدم اٹھانے پڑتے ہیں،" کرسٹوفر سولز، NIST کے ایک میٹریل ریسرچ انجینئر نے کہا۔ آپ کو ایک نئے پولیمر کی ترکیب کرنے کی ضرورت ہے جو آپ کے خیال میں بہتر ہے، اور پھر اس کی پیمائش کریں۔ کلوگرام کی سطح تک۔ 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 حقیقی دنیا، بڑے پیمانے پر ٹیسٹنگ سے منسلک کیا جا سکتا ہے۔"
مطالعہ کے دوران، محققین نے اپنے طریقہ کار کو کئی مواد کا اندازہ کرنے کے لئے استعمال کیا، بشمول وسیع پیمانے پر استعمال ہونے والے بیلسٹک شیشے کے مرکبات، نئے نانو کمپوزائٹس اور گرافین مواد کے نمونے.
ٹیسٹ کا طریقہ LIPIT کہلاتا ہے، جس کا مطلب ہے "Laser Induced Projectile Impact Test۔ یہ سیلیکا یا شیشے سے بنے مائکرو پروجیکٹائل کو دلچسپی کے مواد کی پتلی فلم میں فائر کرنے کے لیے لیزر کا استعمال کرتا ہے۔ دباؤ کی لہر جو مائیکرو پروجیکٹائل مواد کو نمونے میں دھکیلتی ہے۔
محققین نے سب سے پہلے پولیمر گرافٹڈ نینو پارٹیکل پولیمیتھکریلیٹ (این پی پی ایم اے) مرکب نامی نانوکومپوزائٹ کا تجزیہ کرنے کا طریقہ استعمال کیا۔ یہ سلیکا نینو پارٹیکلز پر مشتمل ہے اور اسے بلٹ پروف واسکٹ سمیت ایپلی کیشنز کی ایک وسیع رینج میں استعمال کیا جا سکتا ہے۔ ایک لیزر مائیکرو گولیوں کو ہدف کے مواد کی طرف 100 سے 400 میٹر فی سیکنڈ کی رفتار سے آگے بڑھاتا ہے، اور ان کے اثرات کی پیمائش کے لیے ایک کیمرہ استعمال کیا جاتا ہے۔
محققین نے npPMA پر حاصل کی گئی پیمائشوں کو اضافی ریاضیاتی تجزیہ کے ساتھ، تحقیقی لٹریچر سے مواد پر دستیاب اعداد و شمار کے ساتھ ملایا، تاکہ مائیکرو بیلسٹ ٹیسٹ کے نتائج کو بڑے اثر میں اثرات سے جوڑا جا سکے۔ چونکہ npPMA ایک نیا مواد ہے جو آسانی سے گھڑا نہیں 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 بلٹ پروف شیشے کے طور پر بڑے پیمانے 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 کا تعلق اس زیادہ سے زیادہ تناؤ سے ہے جو مواد فریکچر سے پہلے برداشت کر سکتا ہے (یعنی ناکامی کا دباؤ)۔ یہ بیلسٹک کارکردگی کی موجودہ تفہیم کو چیلنج کرتا ہے، جو عام طور پر اس بات سے متعلق سمجھا جاتا ہے کہ دباؤ کی لہریں کسی مواد سے کیسے گزرتی ہیں۔
ان کا نیا طریقہ اس بات کا تعین کر سکتا 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 تجربے 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۔
اگلے مرحلے کے لیے، محققین دوسرے نئے مواد کی بیلسٹک خصوصیات کا جائزہ لینے اور مختلف اقسام اور تشکیلات کا مطالعہ کرنے کا ارادہ رکھتے ہیں۔ وہ مائکروبومبس کے سائز میں بھی فرق کریں گے اور اپنی رفتار کی حد کو بڑھا دیں گے۔
