ஸ்காண்டியம் கலப்பு சோடியம் அயனி மின்கலன்களின் செயல்திறனில் புரட்சிகர முன்னேற்றம்

சோடியம் மின்கலன்களுக்கு நடைமுறை முன்னேற்றம்

அடுக்கமைப்புடைய சோடியம் மாங்கனீசு ஆக்சைடு கத்தோடில் சிறிய அளவு ஸ்காண்டியத்தைச் சேர்த்ததன் மூலம், சோடியம் அயனி மின்கலன்களில் குறிப்பிடத்தக்க முன்னேற்றம் ஏற்பட்டுள்ளதாக டோக்கியோ அறிவியல் பல்கலைக்கழக ஆராய்ச்சியாளர்கள் தெரிவிக்கின்றனர். செயல்திறன் குறைவதற்கான நீடித்த காரணத்தை இலக்காகக் கொண்ட இந்த மாற்றம், ஆய்வகச் சோதனைகளில் மின்கலனின் ஆயுளை நீட்டித்தது. நாணய வடிவ முழு மின்கலத்தில், சுமார் 8 சதவீதம் ஸ்காண்டியம் கொண்ட மின்முனைகள் 300 மின்னேற்றம் மற்றும் மின்னிறக்கச் சுழற்சிகளுக்குப் பிறகும் தங்கள் மின்னேற்றத் திறனில் சுமார் 60 சதவீதத்தைத் தக்கவைத்தன. பல பயன்பாடுகளில் லித்தியம் மின்கலன்களுடன் போட்டியிடுவதிலிருந்து சோடியம் மின்கல அமைப்புகளைத் தடுத்து வந்த முக்கிய பலவீனத்தை இந்த முன்னேற்றம் சரிசெய்கிறது.

சோடியத்தின் ஈர்ப்பு, அதன் இயற்கை வள இருப்பு மற்றும் பாதுகாப்பில் அடிப்படையாகக் கொண்டது. சோடியம் அதிகமாகவும் பரவலாகவும் கிடைப்பதால் செலவு அழுத்தமும் விநியோக அபாயமும் குறைகின்றன. விலை மற்றும் நெறிமுறை சார்ந்த கவலைகள் உள்ள உலோகமான கோபால்ட்டையும் இது தவிர்க்கிறது. ஆனால் இதற்கு மாற்றாக நீடித்துழைக்கும் திறனில் குறைபாடு இருந்தது. அளவில் பெரிய சோடியம் அயனி, மின்சுமை ஏற்கும் பொருட்களில் அழுத்தத்தை ஏற்படுத்தக்கூடும்; குறிப்பாக அதிக மின்னேற்றத் திறனுக்காகப் பயன்படுத்தப்படும் மாங்கனீசு அடிப்படையிலான அடுக்கமைப்பு ஆக்சைடுகளில் இது அதிகம். காலப்போக்கில் இந்த அழுத்தங்கள் அதிகரித்து, செயல்திறனைக் குறைக்கின்றன.

கத்தோடின் ஒரு குறிப்பிட்ட படிக வடிவம் மின்னேற்றம் மற்றும் மின்னிறக்கச் சுழற்சிகளின்போது எவ்வாறு மாறுகிறது என்பதை ஸ்காண்டியம் மாற்றுவதாகப் புதிய ஆய்வு கண்டறிந்துள்ளது. கலப்பு செய்யப்பட்ட பொருள் தனது கட்டமைப்பை மேலும் உறுதியாகத் தக்கவைத்துக் கொள்கிறது; மின்பகுளி இடைமுகத்தில் பக்கவினைகள் குறைவாக நிகழ்கின்றன; கையாளும்போது ஈரப்பதத்தையும் சிறப்பாகத் தாங்குகிறது. ஸ்காண்டியத்தையும் P prime 2 எனப்படும் பல்படிவத்தையும் இணைத்தால் மட்டுமே இந்த விளைவு ஏற்படுவதாகத் தெரிகிறது. இதில் அணு அடுக்குகள் ஒழுங்கமைந்த முறையில் சிதைவடைகின்றன. இதுபோன்ற முடிவுகள், பிற அடுக்கமைப்பு ஆக்சைடுகளையும் நிலைப்படுத்தக்கூடிய வடிவமைப்பு விதிகளைச் சுட்டிக்காட்டுகின்றன.

சோடியம் மாங்கனீசு ஆக்சைடுக்கு இருந்த தடைகள்

அடுக்கமைப்பு சோடியம் மாங்கனீசு ஆக்சைடுகள் நீண்டகாலமாக சோடியம் அயனி மின்கலன்களுக்கு ஏற்றவையாகக் கருதப்பட்டு வருகின்றன. குறிப்பாக, Na2/3MnO2-இன் P prime 2 வடிவம், Mn3+ முதல் Mn4+ வரையிலான ஆக்சிஜனேற்ற-ஒடுக்க இணையின் மூலம் அதிக மீளக்கூடிய மின்னேற்றத் திறனை வழங்கக்கூடும். ஆனால் அதன் சுழற்சி ஆயுள் விரைவாகக் குறைவதுதான் சிக்கல். சில பத்துகள் அல்லது சில நூறு சுழற்சிகளுக்குப் பிறகு, படிகம் சிதைவதாலும் துகளின் மேற்பரப்பில் தேவையற்ற பக்கவினைகள் அதிகரிப்பதாலும் மின்னேற்றத் திறன் குறையக்கூடும்.

எளிய விளக்கத்தில் ஜான்-டெல்லர் சிக்கல்

இதற்கு முக்கியக் காரணம் ஜான்-டெல்லர் விளைவு எனப்படும் நிகழ்வாகும். மின்னேற்றம் மற்றும் மின்னிறக்கத்தின்போது மாங்கனீசு +3 ஆக்சிஜனேற்ற நிலையில் தோன்றும்போது, எலக்ட்ரான்கள் சில பிணைப்புகளை நீட்டித்தும் மற்றவற்றைச் சுருக்கியும்விடும் அணுக்கோள்களில் அமைகின்றன. இதற்கு ஏற்ப மாங்கனீசைச் சுற்றியுள்ள அணுக்கள் இடம்பெயர்ந்து, படிக வலைப்பின்னலைச் சிதைக்கின்றன. இந்தச் சிதைவுகள் ஒழுங்கற்ற பகுதிகளாக ஏற்பட்டு தொடர்ந்து மாறிக்கொண்டிருந்தால், பொருளுக்குள் உள்ளக அழுத்தம் குவிகிறது. நுண்பிளவுகள் உருவாகின்றன; அணுக்களின் ஒழுங்கான அமைப்பு சீர்குலைகிறது; சோடியம் எளிதில் உள்ளேயும் வெளியேயும் நகர முடியாமல் போகிறது. இதனால் மின்கலத்தின் மின்னேற்றத் திறன் குறைந்து, அதன் செயல்திறனும் தாழ்கிறது.

பல்படிவம் ஏன் முக்கியம்

ஒரே வேதியியல் வாய்ப்பாடு கொண்ட அடுக்கமைப்பு ஆக்சைடுகளின் அணு அடுக்குகள் வெவ்வேறு வடிவங்களில் அடுக்கப்படலாம்; இவை பல்படிவங்கள் எனப்படுகின்றன. Na2/3MnO2-இன் P2 மற்றும் P prime 2 வடிவங்கள் வெவ்வேறு விதமாகச் செயல்படுகின்றன. P2-இல் சிதைவுகள் உள்ளூர்மயமாகவும் கணிக்க முடியாத வகையிலும் ஏற்படுகின்றன. P prime 2-இல் பல அணுக்களிடையே ஒருங்கிணைந்த வடிவில் சிதைவுகள் வரிசையாக அமைகின்றன. மின்சுமை ஏற்கும் பொருள் உறுதியாக இருந்தால், இந்த நீண்டதூர ஒழுங்கமைவு சாதகமாக அமையும். P2-இல் காணப்பட்ட சிக்கல்களைத் தவிர்த்து, P prime 2-இல் நிலைத்தன்மையை அதிகரிக்க ஏற்ற கலப்பு உலோகத்தைப் பயன்படுத்த முடியுமா என டோக்கியோ குழு ஆராய்ந்தது.

கத்தோடில் டோக்கியோ குழு செய்த மாற்றம்

சோடியம் மாங்கனீசு ஆக்சைடின் P2 மற்றும் P prime 2 ஆகிய இரு வடிவங்களிலும் ஸ்காண்டியம் கலப்பை ஆராய்ச்சியாளர்கள் ஒப்பிட்டு, ஸ்காண்டியத்தின் அளவையும் மாற்றிப் பார்த்தனர். P prime 2 Na2/3[Mn1−xScx]O2-இல் x சுமார் 0.08 ஆக இருந்தபோது சிறந்த முடிவு கிடைத்தது. இந்த அளவில், படிகங்கள் வளரும் முறையை ஸ்காண்டியம் மாற்றி, சிறிய துகள்களையும் மேலும் சீரான நுண்கட்டமைப்பையும் உருவாக்கியது. P prime 2-ஐ வரையறுக்கும் ஒருங்கிணைந்த சிதைவைப் பொருள் சிறப்பாகத் தக்கவைத்தது; அது சீர்குலைவாக மாறுவதைத் தடுத்தது.

ஸ்காண்டியத்தால் பல நன்மைகள் கிடைப்பதைச் சோதனைகள் காட்டின. கலப்பு செய்யப்பட்ட கத்தோடில் மின்பகுளியுடனான வினைகள் குறைவாக இருந்தன. இதனால் மின்சக்தியைக் குறைக்கும் மின்தடைப் படலங்கள் உருவாவது கட்டுப்படுகிறது. ஈரப்பதத்தை எதிர்க்கும் திறனும் அதிகரித்தது; இது தூள் செயலாக்கம் மற்றும் மின்கலக் கூட்டமைப்பின்போது பயனளிக்கும். மாங்கனீசுக்குப் பதிலாக மற்ற மூவலுவுள்ள உலோகங்களைப் பயன்படுத்திய முயற்சிகளில் இதேபோன்ற முன்னேற்றம் கிடைக்கவில்லை. P prime 2 படிக வலைப்பின்னல் தன்னை ஒழுங்கமைக்கும் விதத்திற்கும், ஸ்காண்டியத்தின் அளவு மற்றும் மின்சுமைக்கும் இடையே குறிப்பிட்ட பொருத்தம் இருப்பதை இது சுட்டுகிறது.

மின்முனையை முன்கூட்டியே சில சுழற்சிகளுக்கு உட்படுத்தி அதற்குப் பழக்கப்படுத்துவது, மின்னேற்றத் திறன் தக்கவைப்பை மேலும் மேம்படுத்தியதாகவும் குழு தெரிவித்தது. இந்த இரு விளைவுகளும் இணைந்து, கலக்கப்படாத மாதிரிகளைவிட சுழற்சி ஆயுளில் தெளிவான முன்னேற்றத்தை அளித்தன.

இந்த ஆய்வுக்குத் தலைமை வகிக்கும் டோக்கியோ அறிவியல் பல்கலைக்கழகப் பேராசிரியர் ஷினிச்சி கோம்பா, இதன் நன்மை மற்றும் செலவுச் சவாலை வெளிப்படையாகச் சுருக்கிக் கூறினார்.

ஸ்காண்டியம் விலையுயர்ந்த தனிமம். ஆனால், நீண்ட ஆயுளைக் கொண்ட சோடியம் அயனி மின்கலன்களை உருவாக்குவதற்கான அதன் திறனை எங்கள் ஆய்வு எடுத்துக்காட்டுகிறது. சோடியம் மின்கல அமைப்புகளுக்கு அப்பாலும், அடுக்கமைப்பு உலோக ஆக்சைடுகளுக்கான புதிய வடிவமைப்பு உத்திகளை இந்தக் கண்டுபிடிப்புகள் சுட்டுகின்றன.

இந்த ஆய்வு Advanced Materials இதழில் வெளியிடப்பட்டது. ஜப்பானின் தேசிய ஆராய்ச்சித் திட்டங்கள் இதற்கு ஆதரவளித்தன. பொருட்களின் அடிப்படைப் பண்புகளையே ஆய்வு மையமாகக் கொண்டிருந்தாலும், இதன் கண்டுபிடிப்புகள் மின்கலத் தொழில்துறையின் நடைமுறைத் தேவைகளுக்கும் பொருந்துகின்றன.

ஸ்காண்டியம் P prime 2 கட்டமைப்பை எவ்வாறு நிலைப்படுத்துகிறது

சிறிய அளவிலான ஸ்காண்டியம் மாங்கனீசு அடுக்கில் நுழைந்து, மாங்கனீசு அயன்களைச் சுற்றியுள்ள உள்ளூர் சூழலை மாற்றுகிறது. P prime 2-இல் Mn3+ ஏற்படுத்தும் சிதைவுகள் தற்செயலானவை அல்ல. அவை தேன்கூடு போன்ற வடிவில் ஒழுங்கமைந்து, படிகம் முழுவதும் மீண்டும் மீண்டும் வருகின்றன. இந்த ஒருங்கிணைந்த சிதைவைத் தக்கவைக்க ஸ்காண்டியம் உதவுகிறது. இதனால் மின்னேற்றம் மற்றும் மின்னிறக்கத்தின்போது படிக வலைப்பின்னல் விரிவடைந்தும் சுருங்கியும், அதன் ஒட்டுமொத்த ஒழுங்கமைவை இழக்காமல் இருக்கிறது. வேறு வார்த்தைகளில் கூறினால், பொருள் வளைந்து கொடுக்கும் தன்மையுடன் கணிக்கக்கூடிய வகையில் மாறுகிறது; திடீரெனச் சுருண்டு சிதைவதில்லை.

அதே நேரத்தில், ஸ்காண்டியம் துகள்களின் வடிவத்தையும் மாற்றுகிறது. சிறியதும் சீரானதுமான துகள்களுக்குள் சோடியம் அயன்கள் கடக்க வேண்டிய தூரம் குறைவதால், அவற்றின் நகர்வு எளிதாகிறது. மின்பகுளியுடன் தூய்மையான இடைமுகம் உருவாகிறது; இதனால் மின்செயல்பாட்டில் உள்ள பொருளைச் செலவழிக்கும் தேவையற்ற பக்கவினைகளுக்கான வாய்ப்பு குறைகிறது. இந்த விளைவுகள் ஒன்றுசேர்ந்து, பல சுழற்சிகளுக்குப் பிறகும் கத்தோடு தொடர்ந்து செயல்படுவதற்கான வாய்ப்பை அதிகரிக்கின்றன.

P2 உடனான ஒப்பீடு இதன் முக்கியத்துவத்தை விளக்குகிறது. P2-இல் அதே அளவு ஸ்காண்டியத்தைச் சேர்ப்பதால் இதே நன்மை கிடைப்பதில்லை. அங்கு சிதைவுகள் உள்ளூர்மயமாகவே இருக்கின்றன; கட்டமைப்பும் தொடர்ந்து குறைவான சாதகமான நிலைகளுக்கு மாறுகிறது. வேதியியலையும் படிக அமைப்பையும் தனித்தனியாக அல்லாமல் ஒன்றாகச் சீரமைக்க வேண்டும் என்பதே பொருள் வடிவமைப்பாளர்களுக்கான செய்தி.

சோதனைகள் காட்டுவது என்ன

கடின கார்பன் ஆனோடைப் பயன்படுத்திய முழு மின்கலச் சோதனைகளில், ஸ்காண்டியம் கலந்த P prime 2 கத்தோடு 300 மின்னேற்றம் மற்றும் மின்னிறக்கச் சுழற்சிகளுக்குப் பிறகு தொடக்க மின்னேற்றத் திறனில் சுமார் 60 சதவீதத்தைத் தக்கவைத்தது. கலக்கப்படாத கட்டுப்பாட்டு மாதிரிகளைவிட மின்முனைகள் தங்களின் படிகத் தன்மையைச் சிறப்பாகப் பாதுகாத்தன. மின்மறுப்பும் மெதுவாகவே அதிகரித்தது; தீங்கு விளைவிக்கும் பக்கவினைகள் குறைவாக இருந்ததற்கான இந்தக் கவனிப்பை அது உறுதிப்படுத்துகிறது. சோடியம் குடும்பத்தைச் சேர்ந்த அதிக மின்னேற்றத் திறன் கொண்ட அடுக்கமைப்பு ஆக்சைடுக்கு இவை குறிப்பிடத்தக்க முன்னேற்றங்கள்.

பிற ஆய்வுகளும் இதே திசையைச் சுட்டுகின்றன. அடுக்கமைப்பு ஆக்சைடுகளிலிருந்து மாறுபட்ட NASICON வகைக் கத்தோடுகளில், ஸ்காண்டியம் அயனி மற்றும் எலக்ட்ரான் கடத்தல் பாதைகள் இரண்டையும் மேம்படுத்தியுள்ளது. உதாரணமாக, ஸ்காண்டியம் கலந்த Na3MnTi(PO4)3-இல் கடத்துத்திறனும் சோடியம் அயன்களின் நகர்வும் மேம்பட்டன. உகந்த கலவை, மிதமான மின்னோட்டத்தில் 250 சுழற்சிகளுக்குப் பிறகு சுமார் 93 சதவீத மின்னேற்றத் திறனையும், அதிக மின்னோட்டத்தில் 500 சுழற்சிகளுக்குப் பிறகு சுமார் 88 சதவீதத்தையும் தக்கவைத்தது. கார்பன் பூச்சு கொண்ட ஸ்காண்டியம் மாற்றியமைத்த Na3V2(PO4)2F3, உயர்ந்த மின்னோட்டத்திலும் நல்ல வேகத் திறனையும் சுழற்சி மின்னேற்றத் திறன் தக்கவைப்பையும் காட்டியது; அதிக மின்னோட்டத்தில் 1000 சுழற்சிகளுக்குப் பிறகும் சுமார் 90 சதவீதத்தைத் தக்கவைத்தது. சோதனை நடைமுறைகளும் அளவீடுகளும் மாறுபடுவதால், இவற்றை நேரடியாக ஒன்றோடொன்று ஒப்பிட முடியாது. வெவ்வேறு பொருள் வகைகளிலும் சிறிதளவு ஸ்காண்டியம் சேர்ப்பது கட்டமைப்புகளை நிலைப்படுத்தி மின்னழுத்தத் துருவாக்கத்தைக் குறைக்கும் என்பதே பொதுவான கருத்தாகும்.

ஸ்காண்டியத்துக்கும் P prime 2-இல் உள்ள ஒருங்கிணைந்த சிதைவுக்கும் இடையிலான தனித்துவமான ஒருங்கிணைந்த விளைவு உள்ளிட்ட, அடுக்கமைப்பு ஆக்சைடு ஆய்வின் விரிவான பகுப்பாய்வு ஆய்வாளர் மதிப்பாய்வு செய்த அறிவியல் இலக்கியத்தில் கிடைக்கிறது. PubMed வழியாக வாசகர்கள் இந்தப் பதிவில் அதன் சுருக்கமான கண்ணோட்டத்தைக் காணலாம்.

ஸ்காண்டியத்தின் விலை, விநியோகம் மற்றும் உற்பத்தி விரிவாக்கம்

ஸ்காண்டியம் செறிந்த வடிவில் அரிதாகவே கிடைக்கிறது; பிற சுரங்க மற்றும் சுத்திகரிப்பு செயல்முறைகளில் துணைப் பொருளாகவே பெரும்பாலும் உற்பத்தி செய்யப்படுகிறது. அதன் விநியோகம் குறைவாகவும் சில நாடுகளில் மட்டுமே குவிந்தும் உள்ளது. அண்மைய ஏற்றுமதிக் கட்டுப்பாடுகளும் பரந்த புவிசார் அரசியல் பதற்றங்களும், முக்கிய உள்ளீடுகளுக்காக ஒரு சில பகுதிகளை மட்டுமே சார்ந்திருப்பதில் திட்டமிடுவோரை மேலும் எச்சரிக்கையாக்கியுள்ளன. ஸ்காண்டியம் ஆக்சைடின் சந்தை விலை பொதுவாக ஒரு கிலோகிராமுக்கு நூற்றுக்கணக்கான டாலர்கள் எனக் கூறப்படுகிறது. இதனால் ஆய்வகத்திலிருந்து தொழிற்சாலைக்கு உற்பத்தியை விரிவுபடுத்தும்போது ஏற்படும் செலவு குறித்த கேள்விகள் எழுகின்றன.

பொருளாதாரச் செலவைப் புரிந்துகொள்ள இரண்டு அம்சங்கள் உதவுகின்றன. முதலாவதாக, கலப்பு செய்யப்படும் அளவு குறைவு. மாங்கனீசில் சில சதவீதத்தை ஸ்காண்டியத்தால் மாற்றினால், கத்தோடில் விலையுயர்ந்த இந்தத் தனிமத்தின் நிறை விகிதம் சிறிதளவே அதிகரிக்கும்; இதனால் உற்பத்திப் பொருட்களின் மொத்தச் செலவில் ஏற்படும் தாக்கத்தைக் கட்டுப்படுத்த முடியும். இரண்டாவதாக, ஸ்காண்டியத்தின் பயன்பாட்டைக் குறைக்கப் பல வழிகள் உள்ளன. இடைமுகத்தை அதிகம் மேம்படுத்தும் மேற்பரப்புப் பகுதிகளில் மட்டும் கலப்பு உலோகத்தைச் செலுத்துவது, சிறிதளவு ஸ்காண்டியத்தைப் பாதுகாப்புப் பூச்சுகளுடன் இணைப்பது, அல்லது ஸ்காண்டியத்தின் கட்டமைப்புப் பங்கைப் போன்றே செயல்படும் கலப்பு உலோக இணைகளைக் கண்டறிவது ஆகியவற்றை ஆராய்ச்சியாளர்கள் மேற்கொள்ளலாம். ஆஸ்திரேலியா, வட அமெரிக்கா உள்ளிட்ட பகுதிகளில் புதிய திட்டங்கள் துணைப் பொருளாகக் கிடைக்கும் ஸ்காண்டியத்தை அதிக அளவில் சந்தைக்குக் கொண்டுவரும் பணியில் ஈடுபட்டுள்ளன. தேவை உயர்ந்தால், இதனால் விலையும் விநியோக அபாயமும் குறையக்கூடும்.

சோடியம் அயனி தொழில்நுட்பம் முதலில் வெற்றிபெறக்கூடிய துறைகள்

அதிகபட்ச ஆற்றல் அடர்த்தியைவிட செலவு, பாதுகாப்பு, நீண்ட ஆயுள் ஆகியவை முக்கியமான நிலையான ஆற்றல் சேமிப்புக்கு சோடியம் அயனி தொழில்நுட்பம் நன்றாகப் பொருந்தும். மின்வலையுடன் இணைக்கப்பட்ட மின்கலங்கள், மின்மீட்டருக்குப் பின்னால் பொருத்தப்படும் அமைப்புகள், சமூக அளவிலான சேமிப்பு ஆகியவை வாகனங்களுக்கான கடுமையான எடை வரம்புகளைப் பூர்த்தி செய்ய வேண்டியதில்லை. நிலைப்படுத்தப்பட்ட அதிக மின்னேற்றத் திறன் கொண்ட அடுக்கமைப்புக் கத்தோடு, ஒரு கிலோவாட் மணி ஆற்றலுக்குத் தேவைப்படும் பொருளின் அளவைக் குறைத்து போட்டித்திறனை உயர்த்தக்கூடும். மிகக் குறைந்த இழப்புடன் பல ஆயிரம் சுழற்சிகளைத் தாங்க வேண்டிய பயன்பாடுகளில், மிக நீண்ட சுழற்சிகளையும் தாங்கும் NASICON அடிப்படையிலான கத்தோடுகளும் பங்கு வகிக்கலாம்.

போக்குவரத்துத் துறையிலும் மாற்றங்கள் நிகழ்கின்றன. தொடக்க நிலை வாகனங்களிலும் இருசக்கர வாகனங்களிலும் சோடியம் அயனி மின்கலங்களைப் பயன்படுத்தத் திட்டமிட்டுள்ளதாகப் பல உற்பத்தியாளர்கள் அறிவித்துள்ளனர். குறைந்த வெப்பநிலையில் செயல்படும் திறனும் மின்னேற்ற நடத்தை முறையும் தீவிர ஆராய்ச்சிப் பகுதிகளாக உள்ளன. கத்தோடு நிலைத்தன்மை, மின்பகுளி வடிவமைப்பு, ஆனோடு பொறியியல் ஆகியவற்றில் ஏற்படும் முன்னேற்றங்களே போக்குவரத்துத் துறையில் சோடியத்தின் பயன்பாடு எவ்வளவு தூரம் விரிவடையும் என்பதைத் தீர்மானிக்கும். செயல்திறன் தொடர்ந்து மேம்பட்டால், குறைவான வளங்களையே சார்ந்த பாதுகாப்பான மாற்று வழிக்கு தெளிவான மதிப்பு உண்டு.

அடுத்ததாகக் கவனிக்க வேண்டியவை

உற்பத்தியை விரிவுபடுத்துவதே அடுத்த சோதனை. ஸ்காண்டியம் கலந்த பொருள் நாணய வடிவ முழு மின்கலங்களில் வெற்றிகரமாகச் சோதிக்கப்பட்டுள்ளது. அடுக்கப்பட்ட பை வடிவ அல்லது செவ்வக வடிவ மின்கலங்களுக்கு மாறுவதற்கு, பெரிய தொகுதிகளிலும் ஒரே மாதிரியான கலப்பு, துகள்களின் வடிவத்தில் துல்லியமான கட்டுப்பாடு, வழக்கமான மின்பகுளிக் கலவைகள் மற்றும் பிரிப்பான்களுடன் இணக்கத்தன்மை ஆகியவை தேவை. ஈரப்பதத்தைத் தாங்கும் திறன் உற்பத்தி விளைச்சலுக்கு நம்பிக்கையளிக்கிறது; இருந்தாலும் உற்பத்தி வரிசைகளில் கடுமையான கட்டுப்பாடுகள் தேவைப்படும்.

புதிய பொருட்களைக் கண்டறியும் பணியும் தொடர்கிறது. ஸ்காண்டியம் ஏற்படுத்தும் விளைவு, அதேபோன்ற படிக வலைப்பின்னல் மாற்றத்தை ஏற்படுத்தக்கூடிய குறைந்த விலையுள்ள அயன்களைக் கண்டறியவோ, ஸ்காண்டியம் இல்லாமலேயே ஒருங்கிணைந்த சிதைவுகளைப் பாதுகாக்க மாங்கனீசு தளங்களில் காலியிடங்களையும் ஒழுங்கமைவையும் வடிவமைக்கவோ ஆராய்ச்சியாளர்களைத் தூண்டக்கூடும். அதிக உப்புச் செறிவு அல்லது உறுதியான இடைமுக அடுக்குகளை உருவாக்கும் சேர்மங்கள் போன்ற பக்கவினைகளைக் கட்டுப்படுத்தும் மின்பகுளி உத்திகள், கத்தோடு வடிவமைப்புக்கு துணையாக அமையலாம். மேம்படுத்தப்பட்ட கடின கார்பன் அல்லது மாற்று ஆனோடுகளுடன் கத்தோடை இணைப்பதன் மூலம் தொடக்கச் செயல்திறனையும் நீண்டகால நிலைத்தன்மையையும் ஒரே நேரத்தில் உயர்த்தலாம்.

முக்கிய அம்சங்கள்

• நாணய வடிவ முழு மின்கலத்தில் P prime 2 அடுக்கமைப்பு சோடியம் மாங்கனீசு ஆக்சைடு கத்தோடில் ஸ்காண்டியம் கலப்பதன் மூலம், 300 சுழற்சிகளுக்குப் பிறகு சுமார் 60 சதவீத மின்னேற்றத் திறன் தக்கவைக்கப்பட்டுள்ளதாக டோக்கியோ அறிவியல் பல்கலைக்கழக ஆராய்ச்சியாளர்கள் தெரிவிக்கின்றனர்.
• ஜான்-டெல்லர் சிதைவுகளால் ஏற்படும் சுழற்சி மின்னேற்றத் திறன் வீழ்ச்சியை இந்த முன்னேற்றம் குறிவைக்கிறது; படிக வலைப்பின்னலை ஒழுங்காகத் தக்கவைத்து, பக்கவினைகளைக் குறைத்து, ஈரப்பத எதிர்ப்பை மேம்படுத்துகிறது.
• இந்த விளைவு P prime 2 பல்படிவத்துக்கே உரியது; ஆய்வு செய்த P2 வடிவத்திலும் பிற மூவலுவுள்ள கலப்பு உலோகங்களிலும் இது மீண்டும் கிடைக்கவில்லை.
• இந்த ஆய்வில் சிறந்த செயல்திறன், மாங்கனீசு தளத்தில் சுமார் 8 சதவீத ஸ்காண்டியம் மாற்றீட்டில் கிடைத்தது.
• தொடர்புடைய ஆய்வுகள், ஸ்காண்டியம் கடத்துத்திறனையும் அயனி நகர்வையும் உயர்த்தி NASICON வகைக் கத்தோடுகளையும் மேம்படுத்தக்கூடும் என்பதைக் காட்டுகின்றன. மாறுபட்ட சோதனை நிலைகளிலும் அவை குறிப்பிடத்தக்க சுழற்சி மின்னேற்றத் திறன் தக்கவைப்பைக் காட்டியுள்ளன.
• ஸ்காண்டியம் விலை உயர்ந்தது; அதன் விநியோகமும் சில பகுதிகளில் குவிந்துள்ளது. இருப்பினும் தேவைப்படும் அளவு குறைவு; துணைப் பொருளாகக் கிடைக்கும் புதிய ஆதாரங்கள் உருவாக்கப்பட்டு வருகின்றன.
• நிலைப்படுத்தப்பட்ட சோடியம் அயனி கத்தோடுகள், செலவும் பாதுகாப்பும் முக்கியமான மின்வலைச் சேமிப்பு மற்றும் தொடக்க நிலை போக்குவரத்துத் துறைகளில் சோடியத்தின் பயன்பாட்டை வலுப்படுத்துகின்றன.
• அடுத்தகட்டப் பணிகளில் பெரிய மின்கலங்களுக்கு உற்பத்தியை விரிவுபடுத்துதல், மின்பகுளி மற்றும் ஆனோடு இணைப்புகளைச் செம்மைப்படுத்துதல், ஸ்காண்டியத்தின் கட்டமைப்புப் பங்கால் தூண்டப்பட்ட குறைந்த விலை கலப்பு உலோக உத்திகளை ஆராய்தல் ஆகியவை அடங்கும்.