பிளாஸ்டிக் குழாய் இணைப்புகள் ஏன் இவ்வளவு வலிமையானவை? மர்மத்தை விடுவித்த ஆய்வு

நிலத்தடி நீர், எரிவாயு குழாய்களில் கசிவைத் தடுப்பதற்கு குறிப்பாக, பிளாஸ்டிக்கை வெல்டிங் செய்வது அன்றாட பொறியியலின் முக்கியப் பகுதியாகும். பாலிஎத்திலீன் குழாயில் சரியாக வெல்டு செய்யப்பட்ட இணைப்பு, குழாயைவிடவே வலிமையானதாக அல்லது அதற்குச் சமமாக இருக்கக்கூடும் என பொறியாளர்கள் நீண்ட காலமாக அறிந்திருந்தாலும், இந்த வலிமைக்கான காரணம் மர்மமாகவே இருந்தது. கொலம்பியா பல்கலைக்கழகத்தில் மிசெலே வால்செக்கி தலைமையில் நடந்த புதிய ஆய்வு, விரிவான கணினி சிமுலேஷன்களைப் பயன்படுத்தி இந்த நிகழ்வின் மூலக்கூறு அடிப்படையை விளக்கியுள்ளது; இது ஃபிசிகல் ரிவ்யூ லெட்டர்ஸ் இதழில் வெளியானது.

பாலிஎத்திலீன் நீண்ட, பின்னிப்பிணைந்த மூலக்கூறு சங்கிலிகளால் ஆனது. இரு சூடான பரப்புகள் ஒன்றாக அழுத்தப்படும்போது, வலிமையை மீட்டெடுக்க இரு பக்கத்திலிருந்தும் சங்கிலிகள் இணைப்பு வழியாக ஒன்றுடனொன்று கலக்க வேண்டும். கண்ணாடி போன்ற பிளாஸ்டிக்குகளில், சங்கிலிகள் சரியாகக் கலக்காவிட்டால் இணைப்பு பலவீனமாகவே இருக்கும். ஆனால் பாலிஎத்திலீன் குளிரும்போது, அதன் சங்கிலிகளின் பகுதிகள் ஒழுங்கான, படிக வடிவ அமைப்புகளாக பூட்டிக்கொள்கின்றன; இதுவே பொருளுக்குப் பெரும் உறுதியைத் தருகிறது. வெல்டு கோட்டிலேயே இந்த படிகமயமாதல் எப்படி நடக்கிறது என்பதை ஆய்வாளர்கள் இதற்கு முன் கவனித்திருக்கவில்லை.

வால்செக்கியின் குழு, பாலிஎத்திலீன் சங்கிலிகளுக்குப் பதிலாக மில்லியன் கணக்கான இணைக்கப்பட்ட துகள்களை மாதிரியாக்கும் பெரிய அளவிலான மூலக்கூறு இயக்கவியல் சிமுலேஷன்களை உருவாக்கியது. இரு உருகிய அடுக்குகள் இணைந்து பின்னர் குளிரும் போது அவற்றைக் கண்காணித்தது. வெல்டு கோட்டிலேயே, அசல் பரப்பின் திசைவாக்கத்தின் நுட்பமான எச்சங்கள் கூடுதல் படிக வளர்ச்சிக்கு விதைகளாகச் செயல்பட்டதாக சிமுலேஷன்கள் காட்டின. இது சுற்றியுள்ள குழாயை விட மேலும் படிக அமைப்புடைய, எனவே மேலும் விறைப்பான இணைப்பை உருவாக்கியது.

இந்த விறைப்புத்தன்மை இணைப்புக்கு சாதகமாக அமைகிறது: அழுத்தத்திற்கு உள்ளாகும்போது வெடிப்புகள் உருவாகுவதற்குப் பதிலாக, வலுப்படுத்தப்பட்ட இணைப்பு தோல்வியை அதற்கு அப்பாற்பட்ட மென்மையான குழாய்ப் பொருளுக்குள் தள்ளுகிறது. வெல்டிலிருந்து குழாய் பிரிவது - வெல்டிலேயே அல்ல - ஒரு நல்ல வெல்டின் அடையாளம் என வால்செக்கியின் குழு கூறுகிறது. சூடேற்றும் வெப்பநிலை, குளிரூட்டும் வேகம் போன்ற காரணிகளை சரிசெய்வதன் மூலம் இந்த இயற்கையான வலுப்படுத்தும் விளைவை மேலும் அதிகரிக்கலாம் என்றும் அவர்கள் தெரிவிக்கின்றனர்.

இந்த வழிமுறைக்குப் புதிய பிளாஸ்டிக் தேவையில்லை; எனவே மறுசுழற்சி செய்யப்பட்ட பாலிஎத்திலீனை மீண்டும் உருக்கி இணைக்கும்போதும் இது செயல்படுகிறது. மறுசுழற்சி பிளாஸ்டிக்கைப் பயன்படுத்துவது குழாய் வலையமைப்புகளின் பாதுகாப்பு-முக்கிய வலிமையைத் தியாகம் செய்யத் தேவையில்லை என்பதற்கு இது உறுதியளிக்கிறது.