MAX phases
MAX તબક્કાઓ સ્તરવાળી, ષટ્કોણાકાર કાર્બાઇડ અને નાઇટ્રાઇડ હોય છે જેનું સામાન્ય સૂત્ર છેઃ Mn + 1AXn, (MAX) જ્યાં n = 1 થી 4, અને M એ પ્રારંભિક સંક્રમણ ધાતુ છે, A એ-જૂથ છે (મોટે ભાગે IIIA અને IVA, અથવા જૂથો 13 અને 14) તત્વ અને X એ કાર્બન અને/અથવા નાઇટ્રોજન છે. સ્તરવાળી રચનામાં ધાર-વહેંચણી, વિકૃત XM6 ઓક્ટાહેડ્રાનો સમાવેશ થાય છે, જે A-જૂથ તત્વના એક સમતલીય સ્તરો દ્વારા એકબીજા સાથે જોડાયેલા હોય છે. 1960 ના દાયકામાં, એચ. નોવોત્ની અને સહકાર્યકરોએ ત્રિકોણીય, સ્તરવાળી કાર્બાઇડ્સ અને નાઇટ્રાઇડ્સના એક મોટા પરિવારની શોધ કરી, જેને તેઓ 'એચ' તબક્કાઓ કહે છે, જે હવે '211' મેક્સ તબક્કાઓ (એટલે કે. n = 1), અને કેટલાક '312' MAX તબક્કાઓ. ત્યારપછીનું કામ '312' તબક્કાઓ સુધી વિસ્તર્યું જેમ કે Ti3SiC2 અને તેમાં અસામાન્ય યાંત્રિક ગુણધર્મો હોવાનું દર્શાવ્યું. 1996 માં, બાર્સૌમ અને અલ-રાગીએ પ્રથમ વખત સંપૂર્ણ ગાઢ અને શુદ્ધ તબક્કાના Ti3SiC2 નું સંશ્લેષણ કર્યું અને લાક્ષણિકતા દ્વારા જાહેર કર્યું કે તે ધાતુઓ અને ઇજનેરી સિરામિક્સના કેટલાક શ્રેષ્ઠ ગુણધર્મોનું અલગ સંયોજન ધરાવે છે. 1999માં તેમણે ટીઆઈ4એએલએન3નું સંશ્લેષણ પણ કર્યું હતું. એક '413' MAX તબક્કો) અને સમજાયું કે તેઓ ઘન પદાર્થોના ઘણા મોટા પરિવાર સાથે વ્યવહાર કરી રહ્યા છે જે બધા સમાન રીતે વર્તે છે. 2020માં, એમ. ઓ. 4વી. એ. એલ. સી. 4 (એટલે કે. '514' મેક્સ તબક્કો) પ્રકાશિત કરવામાં આવ્યો હતો, જે વીસ વર્ષમાં પરિવારની વ્યાખ્યાનું પ્રથમ મોટું વિસ્તરણ હતું. 1996 થી, જ્યારે આ વિષય પર પ્રથમ "આધુનિક" પેપર પ્રકાશિત થયું હતું, ત્યારે આ તબક્કાઓના ગુણધર્મોને સમજવામાં જબરદસ્ત પ્રગતિ થઈ છે. 2006 થી સંશોધન મેક્સ તબક્કાની સામગ્રી સહિત સંયોજનોના બનાવટ, લાક્ષણિકતા અને અમલીકરણ પર કેન્દ્રિત છે. એલ્યુમિનિયમ-મેક્સ ફેઝ કમ્પોઝિટ્સ સહિતની આવી સિસ્ટમો શુદ્ધ મેક્સ ફેઝ મટિરિયલ પર ડક્ટિલિટી અને કઠિનતામાં વધુ સુધારો કરવાની ક્ષમતા ધરાવે છે. ત્રિકોણીય મેક્સ તબક્કાના સંયોજનો અને સંયોજનોના સંશ્લેષણને વિવિધ પદ્ધતિઓ દ્વારા સાકાર કરવામાં આવ્યું છે, જેમાં દહન સંશ્લેષણ, રાસાયણિક વરાળ જમા, વિવિધ તાપમાને અને પ્રવાહ દર પર ભૌતિક વરાળ જમા, ચાપ ગલન, ગરમ આઇસોસ્ટેટિક દબાવીને, સ્વ-પ્રસાર ઉચ્ચ-તાપમાન સંશ્લેષણ (એસએચએસ), પ્રતિક્રિયાશીલ સિંટરિંગ, સ્પાર્ક પ્લાઝ્મા સિંટરિંગ, યાંત્રિક મિશ્ર ધાતુ અને પીગળેલા મીઠામાં પ્રતિક્રિયા સામેલ છે. Mn + 1ZnXn અને Mn + 1CuXn MAX તબક્કાઓની શ્રેણી મેળવવા માટે પીગળેલા ક્ષારમાં તત્વ બદલવાની પદ્ધતિ વિકસાવવામાં આવી છે. ગુણધર્મો આ કાર્બાઇડ અને નાઇટ્રાઇડ રાસાયણિક, ભૌતિક, વિદ્યુત અને યાંત્રિક ગુણધર્મોનું અસામાન્ય સંયોજન ધરાવે છે, જે વિવિધ પરિસ્થિતિઓમાં ધાતુ અને સિરામિક બંને લાક્ષણિકતાઓ દર્શાવે છે. તેમાં ઉચ્ચ વિદ્યુત અને થર્મલ વાહકતા, થર્મલ આંચકા પ્રતિકાર, નુકસાન સહનશીલતા, યંત્રક્ષમતા, ઉચ્ચ સ્થિતિસ્થાપક કઠોરતા અને નીચા થર્મલ વિસ્તરણ ગુણાંકનો સમાવેશ થાય છે. કેટલાક MAX તબક્કાઓ પણ રાસાયણિક હુમલા માટે અત્યંત પ્રતિરોધક છે (દા. ત. ટીઆઈ3એસઆઇસી2) અને હવામાં ઉચ્ચ તાપમાનનું ઓક્સિડેશન (ટીઆઈ2એએલસી, સીઆર2એએલસી, અને ટીઆઈ3એએલસી2). તેઓ ઉચ્ચ કાર્યક્ષમતાવાળા એન્જિન, નુકસાન સહનશીલ થર્મલ સિસ્ટમો, થાક પ્રતિકારમાં વધારો અને ઊંચા તાપમાને કઠોરતા જાળવી રાખવાની તકનીકોમાં ઉપયોગી છે. આ ગુણધર્મો MAX તબક્કામાં ઇલેક્ટ્રોનિક માળખા અને રાસાયણિક બંધન સાથે સંબંધિત હોઈ શકે છે. તેને ઉચ્ચ અને નીચી ઇલેક્ટ્રોન ઘનતા ધરાવતા પ્રદેશોમાં સામયિક ફેરફાર તરીકે વર્ણવી શકાય છે. આ ઇલેક્ટ્રોનિક માળખાની સમાનતાઓના આધારે અન્ય નેનોલેમિનેટ્સની ડિઝાઇન માટે પરવાનગી આપે છે, જેમ કે એમ. ઓ. 2. બી. સી. અને પી. ડી. એફ. ઈ. 3. એન. વિદ્યુત MAX તબક્કાઓ તેમના બંધનની ધાતુ જેવી પ્રકૃતિને કારણે વિદ્યુત અને ઉષ્મીય રીતે વાહક હોય છે. મોટાભાગના MAX તબક્કાઓ Ti કરતાં વધુ સારા વિદ્યુત અને ઉષ્મીય વાહક છે. આ ઇલેક્ટ્રોનિક માળખા સાથે પણ સંબંધિત છે. ભૌતિક જ્યારે MAX તબક્કાઓ સખત હોય છે, ત્યારે તેમને કેટલીક ધાતુઓની જેમ સરળતાથી મશીન કરી શકાય છે. તેમાંના કેટલાક ટાઇટેનિયમ ધાતુ કરતાં ત્રણ ગણા સખત હોવા છતાં, ટાઇટેનિયમની સમાન ઘનતા હોવા છતાં, તે બધાને હેક્સોનો ઉપયોગ કરીને જાતે જ મશીન કરી શકાય છે. તેમની ઉત્કૃષ્ટ વિદ્યુત વાહકતાને કારણે તેમને ધાતુની ચમકમાં પણ ચમકાવી શકાય છે. તેઓ થર્મલ આંચકા માટે સંવેદનશીલ નથી અને અપવાદરૂપે નુકસાન સહનશીલ છે. કેટલાક, જેમ કે ટીઆઈ2એએલસી અને સીઆર2એએલસી, ઓક્સિડેશન અને કાટ પ્રતિરોધક છે. પોલિક્રિસ્ટલાઇન Ti3SiC2 શૂન્ય થર્મોપાવર ધરાવે છે, જે એક એવું લક્ષણ છે જે તેમના અનિસોટ્રોપિક ઇલેક્ટ્રોનિક માળખા સાથે સંકળાયેલું છે. યાંત્રિક એક વર્ગ તરીકે MAX તબક્કાઓ સામાન્ય રીતે ઊંચા તાપમાને સખત, હળવા અને પ્લાસ્ટિકના હોય છે. આ સંયોજનોની સ્તરવાળી પરમાણુ રચનાને કારણે, કેટલાક, જેમ કે Ti3SiC2 અને Ti2AlC, પણ વિસર્પી અને થાક પ્રતિરોધક છે, અને તેમની શક્તિને ઊંચા તાપમાને જાળવી રાખે છે. તેઓ બેઝલ સ્લિપ દ્વારા લાક્ષણિકતા ધરાવતી અનન્ય વિકૃતિ દર્શાવે છે (બેઝલ પ્લેનની બહારના એ-ડિસ્લોકેશન્સ અને ડિસ્લોકેશન ક્રોસ-સ્લિપના પુરાવા તાજેતરમાં મેક્સ તબક્કામાં ઊંચા તાપમાને વિકૃત હોવાનું નોંધવામાં આવ્યું હતું અને ક્યુ-મેટ્રિક્સ પ્રસરણ દ્વારા પ્રેરિત ફ્રેન્ક આંશિક સી-ડિસ્લોકેશન્સ પણ નોંધવામાં આવ્યા હતા), કિન્ક અને શીયર બેન્ડ વિરૂપણનું સંયોજન, અને વ્યક્તિગત અનાજના ડિલેમિનેશન. યાંત્રિક પરીક્ષણ દરમિયાન, એવું જાણવા મળ્યું છે કે પોલિક્રિસ્ટલાઇન Ti3SiC2 સિલિન્ડરોને ઓરડાના તાપમાને 1 જી. પી. એ. ના દબાણ સુધી વારંવાર સંકુચિત કરી શકાય છે, અને 25 ટકા ઊર્જાનો નાશ કરતી વખતે ભાર દૂર કર્યા પછી સંપૂર્ણપણે પુનઃપ્રાપ્ત થઈ શકે છે. તે MAX તબક્કાઓના આ અનન્ય યાંત્રિક ગુણધર્મોને લાક્ષણિકતા આપીને જ બિન-રેખીય ઘન પદાર્થોની શોધ કરવામાં આવી હતી. આ ગુણધર્મો માટે જવાબદાર માઇક્રોમેકેનિઝમ ઇન્સિપિયન્ટ કિન્ક બેન્ડ (આઈ. કે. બી.) છે. જો કે આ આઈ. કે. બી. નો કોઈ સીધો પુરાવો હજુ સુધી પ્રાપ્ત થયો નથી, આમ અન્ય પદ્ધતિઓ માટે દરવાજો ખુલ્લો છોડી દીધો છે જે ઓછી ધારણા-ભૂખ્યા છે. ખરેખર, તાજેતરનો એક અભ્યાસ દર્શાવે છે કે મેક્સ પોલિક્રિસ્ટલ્સને સાયકલ ચલાવતી વખતે ઉલટાવી શકાય તેવી હિસ્ટેરેટિક લૂપ્સને ખૂબ જ અનિસોટ્રોપિક લેમેલર માઇક્રોસ્ટ્રક્ચરના જટિલ પ્રતિસાદ દ્વારા પણ સમજાવી શકાય છે. સંભવિત ઉપયોગો કઠણ, યંત્રક્ષમ, ઉષ્મીય આંચકા-પ્રતિરોધક રીફ્રેક્ટરીઓ વિદ્યુત સંપર્કો માટે ઉચ્ચ તાપમાન ગરમી તત્વો કોટિંગ્સ પરમાણુ ઉપયોગો માટે ન્યુટ્રોન ઇરેડિયેશન પ્રતિરોધક ભાગો એમએક્સનેસના સંશ્લેષણ માટે કાર્બાઇડ-વ્યુત્પન્ન કાર્બન પ્રીકર્સરના સંશ્લેષણ માટે પૂર્વવર્તી, દ્વિ-પરિમાણીય સંક્રમણ ધાતુ કાર્બાઇડ, નાઇટ્રાઇડ અને કાર્બોનાઈટ્રાઇડ સંદર્ભો કાર્બાઇડ નાઇટ્રાઇડ સિરામિક સામગ્રી