تھرمو الیکٹرک مواد اور ان کی تیاری کے طریقے

تھرمو الیکٹرک مواد میں کیمیائی مرکبات اور دھاتی مرکب شامل ہیں، جو کم و بیش واضح ہوتے ہیں۔ تھرمو الیکٹرک خصوصیات.

حاصل کردہ تھرمو-ای ایم ایف کی قدر پر، پگھلنے کے نقطہ پر، مکینیکل خصوصیات کے ساتھ ساتھ برقی چالکتا پر، یہ مواد صنعت میں تین مقاصد کے لیے استعمال ہوتے ہیں: حرارت کو بجلی میں تبدیل کرنے کے لیے، تھرمو الیکٹرک کولنگ کے لیے۔ (برقی کرنٹ گزرتے وقت حرارت کی منتقلی) اور درجہ حرارت کی پیمائش کے لیے بھی (پائرومیٹری میں)۔ ان میں سے زیادہ تر یہ ہیں: سلفائیڈز، کاربائیڈز، آکسائیڈز، فاسفائیڈز، سیلینائیڈز اور ٹیلورائیڈز۔

لہذا تھرمو الیکٹرک ریفریجریٹرز میں وہ استعمال کرتے ہیں۔ بسمتھ ٹیلورائیڈ... سلکان کاربائیڈ درجہ حرارت اور c کی پیمائش کے لیے زیادہ موزوں ہے۔ تھرمو الیکٹرک جنریٹرز (TEG) متعدد مواد کو کارآمد پایا گیا ہے: بسمتھ ٹیلورائڈ، جرمینیم ٹیلورائڈ، اینٹیمونی ٹیلورائڈ، لیڈ ٹیلورائڈ، گیڈولینیم سیلینائڈ، اینٹیمونی سیلینائڈ، بسمتھ سیلینائڈ، سماریئم مونو سلفائیڈ، میگنیشیم سلسائیڈ، اور میگنیشیم سٹینائٹ۔

ان مواد کی مفید خصوصیات پر مبنی ہیں دو اثرات پر - Seebeck اور Peltier… Seebeck اثر سیریز سے منسلک مختلف تاروں کے سروں پر تھرمو-EMF کی ظاہری شکل پر مشتمل ہوتا ہے، جن کے درمیان رابطے مختلف درجہ حرارت پر ہوتے ہیں۔

پیلٹیئر اثر سیبیک اثر کے برعکس ہے اور گرمی کی توانائی کی منتقلی پر مشتمل ہوتا ہے جب ایک برقی رو مختلف کنڈکٹرز کے رابطہ پوائنٹس (جنکشن) سے گزرتا ہے، ایک موصل سے دوسرے میں۔

کسی حد تک یہ اثرات ایک کے بعد سے ہیں۔ دو تھرمو الیکٹرک مظاہر کی وجہ کیریئر کے بہاؤ میں تھرمل توازن کی خرابی سے متعلق ہے۔

اس کے بعد، آئیے سب سے زیادہ مقبول اور مطلوبہ تھرمو الیکٹرک مواد میں سے ایک کو دیکھتے ہیں - بسمتھ ٹیلورائیڈ۔

یہ عام طور پر قبول کیا جاتا ہے کہ 300 K سے کم درجہ حرارت کی حد والے مواد کو کم درجہ حرارت والے تھرمو الیکٹرک مواد کے طور پر درجہ بندی کیا جاتا ہے۔ اس طرح کے مواد کی ایک شاندار مثال بسمتھ ٹیلرائڈ Bi2Te3 ہے۔ اس کی بنیاد پر، مختلف خصوصیات کے ساتھ بہت سے تھرمو الیکٹرک مرکبات حاصل کیے جاتے ہیں۔

بسمتھ ٹیلورائیڈ میں رومبوہڈرل کرسٹاللوگرافک ڈھانچہ ہوتا ہے جس میں تہوں کا ایک سیٹ شامل ہوتا ہے—پنجار—تیسرے ترتیب کے توازن کے محور کے دائیں زاویوں پر۔

Bi-Te کیمیائی بانڈ کو covalent سمجھا جاتا ہے اور Te-Te بانڈ Waanderwal ہے۔ ایک خاص قسم کی چالکتا (الیکٹران یا سوراخ) حاصل کرنے کے لیے، بسمتھ، ٹیلوریم کی زیادتی کو ابتدائی مواد میں داخل کیا جاتا ہے یا مادہ کو آرسینک، ٹن، اینٹیمونی یا لیڈ (قبول کرنے والے) یا عطیہ دہندگان جیسی نجاستوں سے ملایا جاتا ہے: CuBr ، Bi2Te3CuI، B، AgI۔

نجاست ایک انتہائی انیسوٹروپک پھیلاؤ دیتی ہے، کلیویج ہوائی جہاز کی سمت میں اس کی رفتار مائعات میں پھیلاؤ کی رفتار تک پہنچ جاتی ہے۔درجہ حرارت کے میلان اور برقی میدان کے زیر اثر، بسمتھ ٹیلرائڈ میں ناپاک آئنوں کی حرکت دیکھی جاتی ہے۔

سنگل کرسٹل حاصل کرنے کے لیے، وہ دشاتمک کرسٹلائزیشن (برج مین) طریقہ، زوکرالسکی طریقہ، یا زون پگھلنے کے ذریعے اگائے جاتے ہیں۔ بسمتھ ٹیلورائیڈ پر مبنی مرکب دھاتیں کرسٹل کی نمو کی واضح انیسوٹروپی کی خصوصیت رکھتی ہیں: کلیویج ہوائی جہاز کے ساتھ ترقی کی شرح نمایاں طور پر اس ہوائی جہاز کے کھڑے سمت میں شرح نمو سے زیادہ ہے۔

تھرموکوپلز دبانے، اخراج یا مسلسل کاسٹنگ کے ذریعے تیار کیے جاتے ہیں، جبکہ تھرمو الیکٹرک فلمیں روایتی طور پر ویکیوم ڈپوزیشن کے ذریعے تیار کی جاتی ہیں۔ بسمتھ ٹیلورائیڈ کے لیے فیز ڈایاگرام ذیل میں دکھایا گیا ہے:

درجہ حرارت جتنا زیادہ ہوگا، مصر دات کی تھرمو الیکٹرک ویلیو اتنی ہی کم ہوگی، چونکہ اندرونی چالکتا متاثر ہونا شروع ہو جاتی ہے۔ اس لیے، زیادہ درجہ حرارت پر، 500-600 K سے زیادہ، اس جلال کو صرف ممنوعہ زون کی چھوٹی چوڑائی کی وجہ سے استعمال نہیں کیا جا سکتا۔

Z کی تھرمو الیکٹرک قدر کے زیادہ سے زیادہ ہونے کے لیے یہاں تک کہ بہت زیادہ درجہ حرارت پر بھی، مرکب سازی ممکن حد تک اچھی طرح سے کی جاتی ہے تاکہ ناپاکی کا ارتکاز کم ہو، جو کم برقی چالکتا کو یقینی بنائے۔

سنگل کرسٹل کے بڑھنے کے عمل میں ارتکاز (تھرمو الیکٹرک قدر میں کمی) کے سپر کولنگ کو روکنے کے لیے، اہم درجہ حرارت کے میلان (250 K/cm تک) اور کرسٹل کی ترقی کی کم رفتار — تقریباً 0.07 ملی میٹر/منٹ — استعمال کیے جاتے ہیں۔

بسمتھ اور بسمتھ کے مرکبات کرسٹلائزیشن پر اینٹیمونی کے ساتھ ایک رومبوہیڈرل جالی دیتے ہیں جس کا تعلق ڈائیڈرل سکین ہیڈرون سے ہے۔بسمتھ کا یونٹ سیل ایک رومبوہڈرون کی شکل کا ہوتا ہے جس کے کناروں 4.74 انگسٹروم لمبا ہوتا ہے۔

اس طرح کی جالی میں ایٹم دوہری تہوں میں ترتیب دیے جاتے ہیں، ہر ایٹم کے ساتھ دوہری تہہ میں تین پڑوسی اور تین ملحقہ تہہ میں ہوتے ہیں۔ بانڈز بائلیئر کے اندر ہم آہنگ ہوتے ہیں، اور تہوں کے درمیان وین ڈیر والز بانڈ ہوتے ہیں، جس کے نتیجے میں نتیجے میں آنے والے مواد کی جسمانی خصوصیات کی تیز انیسوٹروپی ہوتی ہے۔

بسمتھ سنگل کرسٹل آسانی سے زونل ری کرسٹلائزیشن، برج مین اور زوکرالسکی طریقوں سے اگائے جاتے ہیں۔ بسمتھ کے ساتھ اینٹیمونی ٹھوس حل کی ایک مسلسل سیریز فراہم کرتی ہے۔

ایک بسمتھ-اینٹیمونی الائے سنگل کرسٹل کو سالڈس اور لیکوئڈس لائنوں کے درمیان نمایاں فرق کی وجہ سے تکنیکی خصوصیات کو مدنظر رکھتے ہوئے اگایا جاتا ہے۔ لہذا پگھل کرسٹاللائزیشن فرنٹ پر سپر کولڈ حالت میں منتقلی کی وجہ سے موزیک ڈھانچہ دے سکتا ہے۔

ہائپوتھرمیا کو روکنے کے لیے، وہ درجہ حرارت کے ایک بڑے میلان کا سہارا لیتے ہیں — تقریباً 20 K/cm اور ایک کم شرح نمو — 0.3 mm/h سے زیادہ نہیں۔

بسمتھ میں موجودہ کیریئرز کے سپیکٹرم کی خاصیت یہ ہے کہ ترسیل اور والینس بینڈ کافی قریب ہیں۔ اس کے علاوہ، سپیکٹرم کے پیرامیٹرز میں تبدیلی اس سے متاثر ہوتی ہے: دباؤ، مقناطیسی میدان، نجاست، درجہ حرارت میں تبدیلی اور خود مرکب کی ساخت۔

اس طرح، مواد میں موجودہ کیریئرز کے سپیکٹرم کے پیرامیٹرز کو کنٹرول کیا جا سکتا ہے، جس سے زیادہ سے زیادہ خصوصیات اور زیادہ سے زیادہ تھرمو الیکٹرک قدر کے ساتھ مواد حاصل کرنا ممکن ہوتا ہے۔

بھی دیکھو:پیلٹیئر عنصر - یہ کیسے کام کرتا ہے اور کیسے چیک کریں اور کنیکٹ کریں۔