Polymer engineering
پولیمر انجینئرنگ عام طور پر انجینئرنگ کا ایک شعبہ ہے جو پولیمر مواد کو ڈیزائن، تجزیہ اور ترمیم کرتا ہے۔ پولیمر انجینئرنگ پیٹروکیمیکل انڈسٹری، پولیمرائزیشن، پولیمرز کی ساخت اور خصوصیت، پولیمرز کی خصوصیات، پولیمرز کی مرکب اور پروسیسنگ اور بڑے پولیمرز کی تفصیل، ساخت کے املاک کے تعلقات اور ایپلی کیشنز کے پہلوؤں کا احاطہ کرتی ہے۔ لفظ "پولیمر" سویڈش کیمسٹ جے جے برزیلیس نے متعارف کرایا تھا۔ انہوں نے، مثال کے طور پر، بینزین (C6H6) کو ایتھائن (C2H2) کا پولیمر سمجھا۔ بعد میں، اس تعریف میں ایک باریک ترمیم کی گئی۔ پولیمر کے انسانی استعمال کی تاریخ 19 ویں صدی کے وسط سے طویل رہی ہے، جب یہ قدرتی پولیمر کی کیمیائی ترمیم میں داخل ہوا۔ 1839 میں، چارلس گڈیر نے ربڑ کے ولکنائزیشن کی تحقیق میں ایک اہم پیش رفت پائی، جس نے قدرتی ربڑ کو عملی انجینئرنگ کے مواد میں تبدیل کر دیا ہے۔ 1870 میں جے ڈبلیو حیات نائٹروسیلولوز پلاسٹک کو صنعتی بنانے کے لیے نائٹروسیلولوز کو پلاسٹکائز کرنے کے لیے کافور کا استعمال کرتے ہیں۔ 1907 ایل بیک لینڈ نے پہلے تھرموسیٹنگ فینولک رال کی ترکیب کی اطلاع دی، جسے 1920 کی دہائی میں صنعتی بنایا گیا، جو پہلی مصنوعی پلاسٹک کی مصنوعات تھی۔ 1920 میں، ایچ۔ اسٹینڈنگر نے تجویز پیش کی کہ پولیمر لمبی زنجیر والے مالیکیول ہوتے ہیں جو عام کوولینٹ بانڈز کے ذریعے ساختی اکائیوں کے ذریعے جڑے ہوتے ہیں۔ اس نتیجے نے جدید پولیمر سائنس کے قیام کی بنیاد رکھی۔ اس کے بعد، کیروتھرس نے مصنوعی پولیمر کو دو وسیع زمروں میں تقسیم کیا، یعنی ایک پولی کنڈینسیٹ جو پولی کنڈینسیشن رد عمل سے حاصل ہوتا ہے اور ایک اضافی پولیمر جو پولی ایڈیشن رد عمل سے حاصل ہوتا ہے۔ 1950 کی دہائی میں، کے زیگلر اور جی نٹا نے ایک مربوط پولیمرائزیشن اتپریرک دریافت کیا اور سٹیریو ریگولر پولیمر کی ترکیب کے دور کا آغاز کیا۔ میکرو مالیکیولز کے تصور کے قیام کے بعد کی دہائیوں میں، اعلی پولیمرز کی ترکیب نے تیزی سے ترقی حاصل کی ہے، اور بہت سے اہم پولیمرز کو ایک کے بعد ایک صنعتی بنایا گیا ہے۔ درجہ بندی پولیمر کی تھرموپلاسٹکس، ایلسٹومرز اور تھرموسیٹس میں بنیادی تقسیم ان کے استعمال کے علاقوں کی وضاحت کرنے میں مدد کرتی ہے۔ تھرموپلاسٹک سے مراد ایک ایسا پلاسٹک ہے جس میں گرمی کو نرم کرنے اور ٹھنڈا کرنے کی خصوصیات ہوتی ہیں۔ زیادہ تر پلاسٹک جو ہم اپنی روزمرہ کی زندگیوں میں استعمال کرتے ہیں اس زمرے میں آتے ہیں۔ یہ نرم ہو جاتا ہے اور گرم ہونے پر بہتا بھی ہے، اور ٹھنڈک سخت ہو جاتی ہے۔ یہ عمل قابل واپسی ہے اور اسے دہرایا جا سکتا ہے۔ تھرموپلاسٹکس میں نسبتا کم تناؤ کا ماڈیولی ہوتا ہے، لیکن اس میں کم کثافت اور شفافیت جیسی خصوصیات بھی ہوتی ہیں جو انہیں صارفین کی مصنوعات اور طبی مصنوعات کے لیے مثالی بناتی ہیں۔ ان میں پولی تھیلین، پولی پروپیلین، نایلان، ایسیٹل رال، پولی کاربونیٹ اور پی ای ٹی شامل ہیں، یہ سب بڑے پیمانے پر استعمال ہونے والے مواد ہیں۔ ایلسٹومر عام طور پر ایک ایسے مواد سے مراد ہے جسے بیرونی قوت کو ہٹانے کے بعد اپنی اصل حالت میں بحال کیا جا سکتا ہے، جبکہ لچکدار مواد لازمی طور پر ایلسٹومر نہیں ہوتا ہے۔ ایلسٹومر صرف کمزور تناؤ کے تحت خراب ہوتا ہے، اور تناؤ کو فوری طور پر اصل حالت اور سائز کے قریب پولیمر مواد میں بحال کیا جاسکتا ہے۔ ایلسٹومرز پولیمر ہوتے ہیں جن میں بہت کم ماڈیولی ہوتی ہے اور تناؤ کے وقت قابل واپسی توسیع ظاہر کرتے ہیں، جو کمپن جذب اور ڈمپنگ کے لیے ایک قیمتی خاصیت ہے۔ وہ یا تو تھرمو پلاسٹک ہو سکتے ہیں (اس صورت میں انہیں تھرمو پلاسٹک ایلسٹومرز کے نام سے جانا جاتا ہے) یا کراس لنکڈ، جیسا کہ زیادہ تر روایتی ربڑ کی مصنوعات جیسے ٹائر میں ہوتا ہے۔ روایتی طور پر استعمال ہونے والے عام ربڑ میں قدرتی ربڑ، نائٹریل ربڑ، پولی کلوروپرین، پولی بیوٹاڈین، اسٹائرین-بیوٹاڈین اور فلورینیٹڈ ربڑ شامل ہیں۔ تھرموسیٹس ایک تھرموسیٹنگ رال کو ایک اہم جزو کے طور پر استعمال کیا جاتا ہے، اور ایک پلاسٹک جو ایک پروڈکٹ بناتا ہے، مختلف ضروری اضافی اشیاء کے ساتھ مل کر کر کراس لنکنگ کیورنگ کے عمل سے بنتا ہے۔ یہ مینوفیکچرنگ یا مولڈنگ کے عمل کے ابتدائی مرحلے میں مائع ہوتا ہے، اور یہ علاج کے بعد اگھلنشیل اور ناقابل تحلیل ہوتا ہے، اور اسے دوبارہ پگھلا یا نرم نہیں کیا جا سکتا۔ عام تھرموسیٹنگ پلاسٹک فینولک پلاسٹک، ایپوکسی پلاسٹک، امینوپلاسٹ، غیر سیر شدہ پالئیسٹر، الکیڈ پلاسٹک، اور اسی طرح کے ہیں۔ تھرموسیٹ پلاسٹک اور تھرمو پلاسٹک مل کر مصنوعی پلاسٹک کے دو بڑے اجزاء تشکیل دیتے ہیں۔ تھرموسیٹنگ پلاسٹک کو دو اقسام میں تقسیم کیا گیا ہے: فارملڈیہائیڈ کراس لنکنگ قسم اور دیگر کراس لنکنگ قسم۔ تھرموسیٹس میں فینولک رال، پالئیسٹر اور ایپوکسی رال شامل ہیں، یہ سب فائبر گلاس اور ارامائڈز جیسے سخت ریشوں سے مضبوط ہونے پر جامع مواد میں بڑے پیمانے پر استعمال ہوتے ہیں۔ چونکہ کراس لنکنگ ان مواد کے تھرموسیٹ پولیمر میٹرکس کو مستحکم کرتی ہے، اس لیے ان کی جسمانی خصوصیات اسٹیل جیسے روایتی انجینئرنگ مواد سے زیادہ ملتی جلتی ہیں۔ تاہم، دھاتوں کے مقابلے میں ان کی بہت کم کثافت انہیں ہلکے وزن کے ڈھانچے کے لیے مثالی بناتی ہے۔ اس کے علاوہ، وہ تھکاوٹ سے کم متاثر ہوتے ہیں، اسی طرح حفاظتی اہم حصوں کے لیے مثالی ہیں جو خدمت میں باقاعدگی سے دباؤ کا شکار ہوتے ہیں۔ مواد پلاسٹک ایک پولیمر مرکب ہے جو پولی ایڈیشن پولیمرائزیشن اور پولی کنڈینسشن کے ذریعے پولیمرائز کیا جاتا ہے۔ یہ ساخت اور شکل کو تبدیل کرنے کے لیے آزاد ہے۔ یہ مصنوعی رال اور فلرز، پلاسٹکائزر، اسٹیبلائزر، چکنا کرنے والے، رنگین اور دیگر اضافی اشیاء سے بنا ہے۔ پلاسٹک کا اہم جزو رال ہے۔ رال کا مطلب ہے کہ پولیمر کمپاؤنڈ کو مختلف اضافی اشیاء کے ساتھ شامل نہیں کیا گیا ہے۔ رال کی اصطلاح اصل میں پودوں اور جانوروں، جیسے روسن اور شیلک سے تیل کے سراو کے لیے رکھی گئی تھی۔ رال پلاسٹک کے کل وزن کا تقریبا 40%-100% بنتا ہے۔ پلاسٹک کی بنیادی خصوصیات کا تعین بنیادی طور پر رال کی نوعیت سے ہوتا ہے، لیکن اضافی اشیاء بھی اہم کردار ادا کرتی ہیں۔ کچھ پلاسٹک بنیادی طور پر مصنوعی رال سے بنے ہوتے ہیں، جیسے کہ پلیکس گلاس، پولی سٹیرائن وغیرہ کے ساتھ یا اس کے بغیر۔ فائبر فائبر سے مراد ایک مادہ کا مسلسل یا غیر متزلزل تنت ہے۔ جانور اور پودوں کے ریشے بافتوں کو برقرار رکھنے میں اہم کردار ادا کرتے ہیں۔ ریشے بڑے پیمانے پر استعمال ہوتے ہیں اور انہیں اچھے دھاگوں، دھاگے کے سروں اور بھنگ کی رسیوں میں بنایا جا سکتا ہے۔ کاغذ بناتے وقت یا محسوس کرتے وقت انہیں ریشے دار تہوں میں بھی بنے جا سکتے ہیں۔ وہ عام طور پر مرکب بنانے کے لیے دوسرے مواد کے ساتھ مل کر دوسرے مواد بنانے کے لیے بھی استعمال ہوتے ہیں۔ لہذا، چاہے وہ قدرتی ہو یا مصنوعی فائبر فلیمینٹس مواد۔ جدید زندگی میں، فائبر کا استعمال ہر جگہ ہے، اور بہت سی ہائی ٹیک مصنوعات موجود ہیں۔ ربڑ ربڑ سے مراد انتہائی لچکدار پولیمر مواد اور بدلنے والی شکلیں ہیں۔ یہ کمرے کے درجہ حرارت پر لچکدار ہوتا ہے اور اسے ایک چھوٹی سی بیرونی قوت سے خراب کیا جا سکتا ہے۔ بیرونی قوت کو ہٹانے کے بعد، یہ اصل حالت میں واپس آسکتی ہے۔ ربڑ ایک مکمل طور پر بے ساختہ پولیمر ہے جس میں شیشے کی منتقلی کا درجہ حرارت کم ہوتا ہے اور ایک بڑا سالماتی وزن ہوتا ہے، جو اکثر کئی لاکھ سے زیادہ ہوتا ہے۔ انتہائی لچکدار پولیمر مرکبات کو قدرتی ربڑ اور مصنوعی ربڑ میں درجہ بند کیا جا سکتا ہے۔ قدرتی ربڑ پروسیسنگ پودوں سے گم ربڑ اور گھاس کا ربڑ نکالتی ہے ؛ مصنوعی ربڑ کو مختلف مونومرز کے ذریعے پولیمرائز کیا جاتا ہے۔ ربڑ کو لچکدار، موصلیت، پانی کے قابل منتقلی ہوا مزاحم مواد کے طور پر استعمال کیا جا سکتا ہے۔ ایپلی کیشنز پولی تھیلین عام طور پر استعمال ہونے والے پولی تھیلینز کو کم کثافت والی پولی تھیلین (ایل ڈی پی ای)، اعلی کثافت والی پولی تھیلین (ایچ ڈی پی ای)، اور لکیری کم کثافت والی پولی تھیلین (ایل ایل ڈی پی ای) میں درجہ بند کیا جا سکتا ہے۔ ان میں سے، ایچ ڈی پی ای میں بہتر تھرمل، الیکٹریکل اور مکینیکل خصوصیات ہیں، جبکہ ایل ڈی پی ای اور ایل ایل ڈی پی ای میں بہتر لچک، اثر کی خصوصیات اور فلم بنانے کی خصوصیات ہیں۔ ایل ڈی پی ای اور ایل ایل ڈی پی ای بنیادی طور پر پلاسٹک کے تھیلوں، پلاسٹک کے لفافوں، بوتلوں، پائپوں اور کنٹینروں کے لیے استعمال ہوتے ہیں۔ ایچ ڈی پی ای مختلف شعبوں جیسے فلم، پائپ لائنز اور روزمرہ کی ضروریات میں بڑے پیمانے پر استعمال ہوتا ہے کیونکہ یہ بہت سے مختلف سالوینٹس کے خلاف مزاحمت کرتا ہے۔ پولی پروپیلین اپنی اچھی کیمیائی مزاحمت اور ویلڈیبلٹی کی وجہ سے مختلف ایپلی کیشنز میں بڑے پیمانے پر استعمال ہوتا ہے۔ اجناس کے پلاسٹک میں اس کی کثافت سب سے کم ہے۔ یہ عام طور پر پیکیجنگ ایپلی کیشنز، صارفین کے سامان، خودکار ایپلی کیشنز اور طبی ایپلی کیشنز میں استعمال ہوتا ہے۔ پولی پروپیلین شیٹس صنعتی شعبے میں ایسڈ اور کیمیائی ٹینک، شیٹس، پائپ، ریٹرن ایبل ٹرانسپورٹ پیکیجنگ (آر ٹی پی) وغیرہ تیار کرنے کے لیے بڑے پیمانے پر استعمال ہوتی ہیں۔ اس کی خصوصیات کی وجہ سے جیسے اعلی تناؤ کی طاقت، اعلی درجہ حرارت کے خلاف مزاحمت اور کٹاؤ کی مزاحمت۔ کمپوزائٹس کمپوزائٹس کے عام استعمال ایرو اسپیس اور آٹوموبائل کے لیے مونوکوک ڈھانچے کے ساتھ ساتھ ماہی گیری کی سلاخوں اور سائیکلوں جیسی زیادہ عام مصنوعات ہیں۔ اسٹیلتھ بمبار پہلا مکمل جامع طیارہ تھا، لیکن بہت سے مسافر طیارے جیسے ایئربس اور بوئنگ 787 اپنے فوسیلجز میں کمپوزائٹس کے بڑھتے ہوئے تناسب کا استعمال کرتے ہیں، جیسے کہ ہائیڈروفوبک میلامین جھاگ۔ مرکب کی بالکل مختلف جسمانی خصوصیات ڈیزائنرز کو حصوں کی تشکیل میں بہت زیادہ آزادی دیتی ہیں، یہی وجہ ہے کہ جامع مصنوعات اکثر روایتی مصنوعات سے مختلف نظر آتی ہیں۔ دوسری طرف، کچھ مصنوعات جیسے ڈرائیو شافٹ، ہیلی کاپٹر روٹر بلیڈ، اور پروپیلر ایسے اجزاء کی بنیادی فعال ضروریات کی وجہ سے دھات کے پیشرو سے ملتے جلتے نظر آتے ہیں۔ بائیو میڈیکل ایپلی کیشنز بائیوڈیگریڈیبل پولیمر بہت سے بائیو میڈیکل اور دواسازی کے استعمال کے لیے بڑے پیمانے پر استعمال ہونے والے مواد ہیں۔ یہ پولیمر کنٹرول شدہ منشیات کی ترسیل کے آلات کے لیے بہت امید افزا سمجھے جاتے ہیں۔ بائیوڈیگریڈیبل پولیمر زخم کے انتظام، آرتھوپیڈک آلات، ڈینٹل ایپلی کیشنز اور ٹشو انجینئرنگ کے لیے بھی زبردست صلاحیت پیش کرتے ہیں۔ غیر بائیوڈیگریڈیبل پولیمر کی طرح نہیں، انہیں جسم سے ہٹانے کے دوسرے مرحلے کی ضرورت نہیں ہوگی۔ بائیوڈیگریڈیبل پولیمر ٹوٹ جائیں گے اور اپنے مقصد کو پورا کرنے کے بعد جسم کے ذریعے جذب ہو جائیں گے۔ 1960 کے بعد سے، گلائکولک ایسڈ اور لیکٹک ایسڈ سے تیار کردہ پولیمر نے طبی صنعت میں بہت سے استعمال پائے ہیں۔ پولی لیکٹٹس (پی ایل اے) منشیات کی ترسیل کے نظام کے لیے ان کی تیز رفتار اور سایڈست انحطاط کی شرح کی وجہ سے مقبول ہیں۔ میمبرین ٹیکنالوجیز میمبرین تکنیک کو سالوں تک مائع اور گیس کے نظام میں علیحدگی میں کامیابی کے ساتھ استعمال کیا جاتا ہے، اور پولیمرک میمبرینز کو عام طور پر اس لیے استعمال کیا جاتا ہے کیونکہ ان کی پیداوار کی لاگت کم ہوتی ہے اور ان کی سطح میں ترمیم کرنا آسان ہوتا ہے، جو انہیں مختلف علیحدگی کے عمل میں موزوں بناتا ہے۔ پولیمر بہت سے شعبوں میں مدد کرتا ہے جن میں حیاتیاتی فعال مرکبات کو الگ کرنے کے لیے استعمال، ایندھن کے خلیوں کے لیے پروٹون ایکسچینج جھلی اور کاربن ڈائی آکسائیڈ پر قبضہ کرنے کے عمل کے لیے جھلی ٹھیکیدار شامل ہیں۔ متعلقہ اہم پٹرولیم/کیمیائی/معدنی/ارضیات خام مال اور نئی توانائی کی پروسیسنگ آٹوموبائل اور اسپیئر پارٹس دیگر صنعتیں الیکٹرانک ٹیکنالوجی/سیمی کنڈکٹر/انٹیگریٹڈ سرکٹ مشینری/آلات/ہیوی انڈسٹری میڈیکل آلات/آلات بھی دیکھیں پلاسٹک انجینئرنگ پولیمر سائنس پولیمر میڈیکل گریڈ سلیکون: زمرہ: پولیمر سائنس دان اور انجینئر حوالہ جات کتابچہ لیوس، پیٹر رائس، اور گیگ، سی، فارنسک پولیمر انجینئرنگ: پولیمر مصنوعات سروس میں کیوں ناکام ہوتی ہیں، ووڈ ہیڈ/سی آر سی پریس (2010)۔ پولیمرز انجینئرنگ کے مضامین