आमचे इतर लेख वाचण्यासाठी आणि व्हिडीओ पाहण्यासाठी क्लिक करा : फेसबुक, युट्युब
आज आंतरराष्ट्रीय व्यवहार शक्य होतोय तो विमानांच्या वापरामुळे. विमानांच्या वापरामुळे जागतिकीकरणाला वाव मिळाला, व्यवहार वेगाने होऊ लागले आणि एकूणच मानवी जीवनात क्रांती झाली असं म्हटलं तर वावगं ठरणार नाही. पण या विमानांना आकाशात झेपावणे काही सोपे काम नव्हते. अतिरिक्त वजनामुळे विमान आकाशात झेपावायचेही नाही. म्हणूनच त्यावेळी राईट बंधूंनी विमानांसाठी काही मजबूत, पण वजनाने हलक्या लाकडांचा वापर केला. पण ते डिझाईन काही फार काळ टिकणारे नव्हते.
विमानावर असलेला अतिरिक्त भार सोसूनही आपले काम चोख बजावू शकेल अशा इंजिनची त्यांना आवश्यकता होती. अन्य कोणाची वाट न पाहता त्यांनी स्वतःच इंजिन तयार करायचा निर्णय घेतला, आणि राईट बंधूंनी इतिहासात पहिल्यांदा इंजिनसाठी ॲल्युमिनियमचा वापर केला. आपल्या स्पर्धकांना आपण इंजिन तयार करण्यासाठी ॲल्युमिनियम वापरले आहे याचा सुगावा लागू नये यासाठी त्यांनी इंजिनला काळा रंग दिला होता.
सगळीकडेच ॲल्युमिनियम का वापरले गेले नाही?
पृथ्वीच्या बाहेरील थरांमध्ये मिळणाऱ्या एकूण एलिमेंट्सपैकी फक्त ८ टक्के शुद्ध ॲल्युमिनियम आहे, त्यामुळे त्याची किंमतही प्रचंड. याशिवाय शुद्ध ॲल्युमिनियम रिफाइन करावे लागते. एकेकाळी नेपोलियन बोनापार्टसारख्या दूरदृष्टी ठेवणाऱ्या योद्ध्याने हे हलके पण मजबूत ॲल्युमिनियम शस्त्रं आणि ढाली तयार करण्यासाठी वापरण्याचे ठरवले. पण याच्या रिफाइनींगची प्रोसेस एवढी मोठी होती की नेपोलियनने आपला निर्णय बदलला आणि शेवटी ॲल्युमिनियमचा वापर किचनमधील भांड्यांसाठी करण्यात आला. आपल्या सर्वांत खास आणि तितक्याच मान असलेल्या सहकाऱ्यांना तो या ताटांमध्ये मेजवानी देत असे.
पुढे औद्योगिक क्रांतीनंतर मोठ्या प्रमाणात उत्पन्न घेण्यास सुरुवात झाली. त्या नंतर अगदी काहीच वर्षांत ॲल्युमिनियम पृथ्वीवरील सर्वांत स्वस्त धातू बनला. जे ॲल्युमिनियम १८५२ साली १२०० डॉलर्स पर किलोग्रॅमच्या भावाने मिळत असत, त्याचा भाव विसाव्या शतकाच्या सुरुवातीला १ डॉलर पर किलोग्रॅमपर्यंत घसरला. राईट बंधूंनी आपल्या विमानात वापरलेले ॲल्युमिनियम आणि हे ॲल्युमिनियम यांच्यात किंमतीप्रमाणेच अन्य गोष्टींमध्येही जमीन-अस्मानाचा फरक होता. ॲल्युमिनियम उपलब्ध असूनही पहिल्या महायु*द्धात वापरल्या गेलेल्या विमानांमध्ये लाकडाचा वापर झाला होता. कारण ते ॲल्युमिनियम अतिशय कमकुवत होते.
ॲल्युमिनियमचा अपघाती शोध
कमकुवत असल्याने ॲल्युमिनियमचा वापर अतिशय कमी ठिकाणी होत असत. पण जर्मन शास्त्रज्ञ अल्फ्रेड विल्मने ॲल्युमिनियमला वापरण्यायोग्य बनवले. पण हा शोध त्याने जाणीवपूर्वक लावला नव्हता. पेनिसिलीन, डायनामाईट अशा चुकून लागलेल्या शोधांमध्ये ॲल्युमिनियमचा देखील समावेश होतो. अल्फ्रेडने असे काय केले, जेणेकरून ॲल्युमिनियम पुढच्या काळात सर्वांच्या जीवनाचा एक भाग बनला?
ॲल्युमिनियम अधिक मजबूत करण्याचा प्रयत्न अल्फ्रेड करत होता. यामध्ये त्याने क्वेन्च हार्डनिंग पद्धतीचा वापर केला. क्वेन्च हार्डनिंग म्हणजे कोणत्याही दोन धातूंना एका विशिष्ट तापमानामध्ये (प्रत्येक धातूसाठी विशिष्ट तापमान ठरवले जाते) गरम करून मजबुती वाढवणे. स्टील हे याचे सर्वोत्तम उदाहरण आहे. यालाच अलॉय असेही म्हटले जाते.
शुक्रवारच्या संध्याकाळी आपल्या प्रयोगशाळेत अल्फ्रेडने शुद्ध ॲल्युमिनियमबरोबर त्याच्या एकूण भागाच्या ४% तांब्याचा वापर केला. त्याने ते धातूचे मिश्रण एकत्र करून विशिष्ट तापमानावर तापवले आणि त्यातील एका सॅम्पलला क्वेन्च हार्डनिंग पद्धतीने थंडसुद्धा केले. नव्याने तयार झालेला धातू त्याने टेस्ट केला, पण तो पूर्वीप्रमाणेच कमकुवत होता. वैतागलेल्या अल्फ्रेडने इतर सॅम्पल्स तसेच (गरम) ठेवले, आणि विकेंडसाठी तो बाहेर पडला.
सोमवारी सकाळी लॅबमध्ये आल्यानंतर त्याला आश्चर्य वाटले. कारण त्याने थंड न करता तसेच ठेवलेले सॅम्पल्स प्रचंड मजबूत झाले होते. अल्फ्रेडने नुकताच “एज हार्डनिंग”चा शोध लावला होता. याच पद्धतीमुळे पुढे ॲल्युमिनियमचे जग बनले असे म्हटल्यास अतिशयोक्त ठरणार नाही.
पण यात नेमकं (टेक्निकली) झालं काय? –
हे समजून घेण्यासाठी आपल्याला ॲल्युमिनियमच्या अणूची रचना थोडक्यात समजावून घ्यावी लागेल. ॲल्युमिनियम किंवा कोणताही पदार्थ अणूंच्या संरचनेने तयार होतात. ॲल्युमिनियममधील अनेक अणूंच्या या संरचनेला क्रिस्टल म्हटले जाते. ॲल्युमिनियममध्ये क्रिस्टलची रचना एका विशिष्ट पद्धतीने झालेली असते, ज्याला इंग्रजीत फेस-सेंटर्ड क्युबिक रचना म्हणतात, म्हणजे थोडक्यात खाली दाखवलेल्या थ्री- डायमेन्शनल आकृतीप्रमाणे.
या संरचनेमुळे धातूचे अनेक गुणधर्म समोर येतात. त्यापैकी एक म्हणजे दिशा. उदाहरणार्थ, खाली दाखवलेल्या थ्री- डायमेन्शनल आकृतीप्रमाणे, तापवल्यानंतर या पॅरलल रेषेवर ही क्रिस्टल रचना सहजपणे डिफॉर्म होते, म्हणजेच थोडक्यात क्रिस्टल्सअंतर्गत थोडीबहुत जागा निर्माण होते. यामुळे तो धातू आणखी कमकुवत होतो. या पॅरलल रेषेला स्लिप प्लेन म्हणतात.
याच गोष्टीला जर आपण टू-डायमेन्शनल आकृतीत पहिले तर काही असे दिसेल.
याच गोष्टीला जर आपण टू-डायमेन्शनल आकृतीत पहिले तर काही असे दिसेल. पण ही झाली प्युअर ॲल्युमिनियम गरम केल्यानंतर होणारी प्रोसेस.
जेव्हा अल्फ्रेडने ४% तांबं यात मिसळलं तेव्हा काय झालं असेल? तांब्यांच्या अणूचा आकार ॲल्युमिनियमच्या अणूंच्या आकारापेक्षा किंचित मोठा असतो, यामुळे जेव्हा ॲल्युमिनियमचे अणू (वर दाखवलेल्या आकृतीमध्ये दाखवल्याप्रमाणे) सैल होऊन तिथे तांब्याचे अणू जातात तेव्हा तांब्याचे अणू या रचनेत बसण्यासाठी आतून ताकद लावतात. यालाच इंटरनल स्ट्रेन असेही म्हणतात. खाली दाखवलेल्या आकृतीनुसार ही प्रोसेस होते.
जेव्हा सर्वप्रथम क्वेन्चिंग झाले तेव्हा इंटरनल स्ट्रेन कमी होता, पण तापलेले सॅम्पल्स बराच वेळ तसेच ठेवले गेले तेव्हा मात्र तांब्याचे हे अनेक अणू, मुख्य क्रिस्टलच्या रचनेत एक नवीन क्रिस्टल रचना तयार होण्यासाठी एकत्र येण्यास (कोएल्स) सुरुवात झाली. यालाच दुसरा टप्पा किंवा सेकंड फेज म्हणतात.
सेकंड फेजमध्ये तयार झालेले अणू डिफॉर्मेशन प्रोसेसमध्ये (क्रिस्टल्सअंतर्गत थोडीबहुत जागा निर्माण होण्याच्या प्रोसेसमध्ये) अडथळा आणतात, आणि डिफॉर्मेशन व्हायला मोठ्या प्रमाणात ॲल्युमिनियमच्या अणूंची गरज भासते. म्हणजेच ते डिफॉर्मेशन टाळण्यासाठी एका विशिष्ट प्रमाणात शुद्ध ॲल्युमिनियम आणि तांब्याचे मिश्रण लागते, ते किती याची गणितीय मांडणी आणि प्रमाण अल्फ्रेडने मांडले.
अल्फ्रेडने आपल्या या नव्या मटेरियलला नाव दिले ड्युराल्युमिन. ड्युराल्युमिनने जगातील पहिले धातूने तयार केलेले विमान तयार केले गेले, त्याचे नाव जंकर्स जे-१.
यानंतर जगातील सर्व विमानांमध्ये ॲल्युमिनियमचा वापर होऊ लागला. सध्या कार्बन फायबर वगैरे मटेरियल्स येत आहेत, पण ॲल्युमिनियममुळे माणसाचे आधुनिक जीवन सुकर झाले हे नाकारता येणार नाही.
आमचे इतर लेख वाचण्यासाठी आणि व्हिडीओ पाहण्यासाठी क्लिक करा : फेसबुक, युट्युब | Copyright © ThePostman.co.in | All Rights Reserved.
