جادوئی دھاتوں کی سائنس کو کھولنا

"ٹائٹینیم، جس کا نام یونانی اساطیر میں دیو ٹائٹن کے نام پر رکھا گیا ہے، زمین کی سب سے مضبوط دھات ہے۔ آپ نے شاید اپنی زندگی کے کسی موقع پر ٹائٹینیم کے بارے میں سنا ہو گا، اور اگرچہ یہ آج کی نسبت مہنگا ہے، لیکن یہ کوئی نایاب دھات نہیں ہے۔ میرے اور پیدا کرنے کے لئے صرف مہنگا.

ٹائٹینیم سے بنے مصنوعی جوڑوں، گالف کلب یا آبدوزوں کے بارے میں تو آپ جانتے ہوں گے، لیکن کیا آپ جانتے ہیں کہ سفید کیک کی فراسٹنگ میں بھی ٹائٹینیم پایا جاتا ہے؟ ٹھیک ہے، یہاں اس مشہور سخت دھات کے بارے میں ایک دلچسپ کہانی ہے!

01یہ "الٰہی" دھات 20ویں صدی تک نہیں بنائی گئی تھی۔

1791 کے اوائل میں، ایک شوقیہ انگریز معدنیات کے ماہر اور چرچ کے وزیر، ولیم گریگور کو کارن وال کے قصبے کے قریب ایک ندی میں کچھ عجیب سی سیاہ ریت ملی۔ اس کالی ریت میں سے کچھ مقناطیسی تھی، جس کے بارے میں گریگور نے نتیجہ اخذ کیا کہ آئرن آکسائیڈ ہے، لیکن دوسرا مادہ ایک معمہ تھا۔ یقیناً، یہ ایک اور آکسائیڈ ضرور رہا ہوگا، لیکن یہ اس وقت رائل جیولوجیکل سوسائٹی کی نصابی کتابوں میں نہیں تھا۔
ٹائٹینیم آکسائیڈ پاؤڈر

1795 میں جرمن کیمیا دان مارٹن ہینرک کلاپروتھ نے اس عجیب و غریب آکسائیڈ کو دوبارہ دریافت کیا اور اسے یونانی افسانوں کے اولمپئین دیوتاؤں کے نام پر ٹائٹینیم آکسائیڈ کا نام دیا۔ اگرچہ خالص ٹائٹینیم 18ویں صدی کے آخر میں دریافت ہوا تھا، لیکن یہ 1910 تک نہیں تھا کہ امریکہ میں جنرل الیکٹرک کے ایک کیمیا دان میتھیو ہنٹ اسے اپنے آکسائیڈ سے الگ کرنے میں کامیاب ہو گئے تھے، اور 1910 میں، ہنٹ نے اس بات پر کام کیا کہ اسے کیسے بنایا جائے۔ مہر بند "بم" میں اعلی درجہ حرارت اور دباؤ پر چاندی کی دھات کو اس کے آکسائیڈ سے نکال دیں۔

02 یہ زمین پر سب سے ہلکی، مضبوط ترین دھات ہے۔

خالص ٹائٹینیم زمین پر کسی بھی دھات کے مقابلے میں سب سے زیادہ طاقت اور وزن کا تناسب رکھتا ہے۔ یہ سٹیل کی طرح مضبوط ہے، لیکن 45 فیصد ہلکا ہے۔
ٹائٹینیم فکسچر

طاقت اور وزن کے اس غیر معمولی تناسب نے ٹائٹینیم اور ٹائٹینیم مرکبات (ٹائٹینیم اور دیگر دھاتوں کے مرکب) کو ہوائی جہاز کے انجنوں اور فوسیلجز، راکٹوں، میزائلوں اور یہاں تک کہ خلائی جہاز کے لیے انتخاب کا مواد بنا دیا ہے۔ جدید صنعت میں، کوئی بھی سامان جو دھاتی پرزوں کے بغیر کام نہیں کر سکتا اس کے لیے ایسے مواد کی فراہمی کی ضرورت ہوتی ہے جو ممکنہ حد تک سخت اور ہلکے ہوں۔
ٹائٹینیم انجن کے بلیڈ

مثال کے طور پر، ایئربس A380، دنیا کا سب سے بڑا مسافر طیارہ، اس کے جسم میں 77 ٹن تک ٹائٹینیم موجود ہے۔ اس کا زیادہ تر حصہ اس کے بڑے انجنوں میں ہے۔ 1930 کی دہائی کی ایک جدید میٹالرجیکل تکنیک کی بدولت جسے Knox عمل کہا جاتا ہے، ٹائٹینیم کی تجارتی جعل سازی 1940 اور 1950 کی دہائیوں میں شروع ہوئی۔ یہ سب سے پہلے فوجی ہوائی جہازوں اور آبدوزوں (بنیادی طور پر امریکہ اور روس میں) اور پھر 1960 کی دہائی میں تجارتی ہوائی جہازوں میں استعمال ہوا۔

03 ٹائٹینیم سنکنرن کے لیے زیادہ مزاحم ہے۔

سنکنرن ایک الیکٹرو کیمیکل عمل ہے جو وقت کے ساتھ ساتھ زیادہ تر دھاتوں کو آہستہ آہستہ تباہ کر دیتا ہے۔ جب دھاتیں آکسیجن کے سامنے آتی ہیں، یا تو ہوا میں یا پانی کے اندر، آکسیجن الیکٹرانوں کو پکڑتی ہے اور اسے پیدا کرتی ہے جسے ہم دھات کے "آکسائیڈ" کہتے ہیں۔ ایک عام سنکنرن آکسائڈ آئرن آکسائڈ، یا مورچا ہے۔

لیکن تمام آکسائڈز بنیادی دھات کو خراب نہیں کرتے ہیں۔ مثال کے طور پر، ٹائٹینیم ٹائٹینیم ڈائی آکسائیڈ (TiO2) کی ایک پتلی تہہ سے ڈھکا ہوا ہے، جو دراصل ٹائٹینیم کو کسی بھی قسم کے سنکنرن سے بچاتا ہے، بشمول گالوانک، مائکروبیل اور سٹریس سنکنرن۔
ٹائٹینیم کی قدرتی سنکنرن مزاحمت اسے نہ صرف ہوائی جہازوں کے لیے بلکہ زیر سمندر اجزاء کے لیے بھی ایک مثالی مواد بناتی ہے جو انتہائی سنکنرن سمندری پانی کے سامنے آتے ہیں۔ جہاز کے پروپیلرز تقریباً خصوصی طور پر ٹائٹینیم سے بنے ہوتے ہیں، جیسا کہ بحری جہازوں کے اندرونی بیلسٹ اور پائپنگ سسٹم اور جہاز کے ہارڈ ویئر کو سمندری پانی کے سامنے لایا جاتا ہے۔

04 ٹائٹینیم کو انسانی جسم کے ہر حصے، سر سے پاؤں تک لگایا جا سکتا ہے۔

ٹائٹینیم ڈائی آکسائیڈ کی پتلی تہہ جو ٹائٹینیم کو سنکنرن سے بچاتی ہے اسے انسانی جسم میں امپلانٹیشن کے لیے بھی محفوظ بناتی ہے۔ ٹائٹینیم مکمل طور پر "بائیو کمپیٹیبل" ہے، یعنی یہ غیر زہریلا ہے، الرجی یا مسترد ہونے کا سبب نہیں بنتا، اور یہاں تک کہ انسانی بافتوں اور ہڈیوں کے ساتھ مل سکتا ہے۔
ٹائٹینیم کرینیل پلیٹیں۔

ٹائٹینیم ہڈیوں اور جوڑوں کے امپلانٹس، کھوپڑی کی پلیٹوں، دانتوں کے امپلانٹ کی جڑوں، مصنوعی آنکھیں اور بالیاں، دل کے والوز، ریڑھ کی ہڈی کے فیوژن اور یہاں تک کہ پیشاب کی نالی کی سختیوں کے لیے ایک بہترین جراحی مواد ہے۔ مطالعات سے پتہ چلتا ہے کہ ٹائٹینیم امپلانٹس جسم کے مدافعتی نظام کو ٹائٹینیم کی سطح پر براہ راست ہڈیوں کی نشوونما کے لیے متحرک کرتے ہیں، یہ عمل osseointegration کے نام سے جانا جاتا ہے۔
ٹائٹینیم ہپ جوڑ

ٹائٹینیم کو کولہے کی تبدیلی اور فریکچر پنوں میں استعمال کیا جاتا ہے کیونکہ اس کی طاقت سے وزن کے بے مثال تناسب، جو انسانی امپلانٹس کو ہلکا بناتا ہے، اور اس کی لچک، جو کہ انسانی ہڈی کے برابر ہے۔

05 کھیلوں کے سامان میں ٹائٹینیم کا کردار

جیسا کہ 20 ویں صدی کے آخر میں خالص ٹائٹینیم کی قیمت گر گئی، مینوفیکچررز نے اس حیرت انگیز دھات کے مزید تجارتی استعمال تلاش کرنا شروع کر دیے۔ ٹائٹینیم کے ہلکے وزن اور اعلیٰ طاقت نے اسے کھیلوں کے سامان کی تیاری کے لیے مثالی بنا دیا۔