ഹൈഡെറാസീൻ: ഖര പ്രൊപ്പല്ലന്റിനുള്ള പേറ്റന്റ് ബൈൻഡർ-കാറ്റലിസ്റ്റ്

Why in news?

Background

സോളിഡ് റോക്കറ്റ് മോട്ടോറുകൾ ഇന്ധനവും ഓക്സിഡൈസറും ഒരു കടുപ്പമുള്ള പ്രൊപ്പല്ലൻ്റ് (propellant) ധാന്യത്തിനുള്ളിൽ ഒരുമിച്ച് സംഭരിക്കുന്നു. ഈ ക്രമീകരണം ദ്രുത സന്നദ്ധതയും യാന്ത്രികമായി ലളിതമായ മോട്ടോറുകളും അനുവദിക്കുന്നു; ഇത് കത്തുന്നതിലും വാർദ്ധക്യത്തിലും ഘടനാപരമായ ശക്തിയിലും കൃത്യമായ നിയന്ത്രണം ആവശ്യപ്പെടുന്നു.

ഒരു സംയോജിത പ്രൊപ്പല്ലൻ്റിൽ സാധാരണയായി സോളിഡ് ഓക്സിഡൈസറും ഇന്ധന കണങ്ങളും അടങ്ങിയിരിക്കുന്നു. ഒരു പോളിമർ ബൈൻഡർ ഈ കണങ്ങളെ ഒരുമിച്ച് നിർത്തുന്നു, കൂടാതെ രാസ ഊർജ്ജം നൽകാനും കഴിയും; അഡിറ്റീവുകൾ പ്രോസസ്സിംഗ്, സ്ഥിരത, കത്തുന്ന സ്വഭാവം എന്നിവ ക്രമീകരിക്കുന്നു.

ഹൈഡ്രോക്സിൽ-ടെർമിനേറ്റഡ് പോളിബ്യൂട്ടാഡീൻ (Hydroxyl-terminated polybutadiene) സംയോജിത പ്രൊപ്പല്ലൻ്റുകൾക്കുള്ള ഒരു സാധാരണ ബൈൻഡറാണ്. അതിൻ്റെ ചുരുക്കെഴുത്ത്, HTPB, ഓരോ പോളിമർ അറ്റത്തുമുള്ള പ്രതിപ്രവർത്തന ഹൈഡ്രോക്സിൽ ഗ്രൂപ്പുകളെ സൂചിപ്പിക്കുന്നു. ക്യൂറിംഗ് സമയത്ത്, ഈ ഗ്രൂപ്പുകൾ കടുപ്പമുള്ള ഇലാസ്റ്റിക് നെറ്റ്‌വർക്ക് രൂപപ്പെടുത്താൻ സഹായിക്കുന്നു.

ബേൺ-റേറ്റ് ഉൽപ്രേരകങ്ങൾ പ്രൊപ്പല്ലൻ്റ് ഉപരിതലം എത്ര വേഗത്തിൽ പ്രതികരിക്കുന്നുവെന്ന് മാറ്റുന്നു; ഫെറോസീൻ സംയുക്തങ്ങൾ ഈ ആവശ്യത്തിനായി വ്യാപകമായി പഠിക്കപ്പെട്ടിട്ടുണ്ട്. അവയുടെ ഇരുമ്പ് അടങ്ങിയ ഘടന ഓക്സിഡൈസർ വിഘടനത്തെയും ജ്വലന പ്രതിപ്രവർത്തനങ്ങളെയും പ്രോത്സാഹിപ്പിക്കും.

What the university patented

പേറ്റൻ്റ് ഇന്ത്യൻ പേറ്റൻ്റ് നമ്പർ 596319 വഹിക്കുന്നു; അതിൻ്റെ ഔപചാരിക തലക്കെട്ട് ഫെറോസീൻ പോളിയെത്തിലീൻ ഗ്ലൈസിഡിൽ ഗ്രാഫ്റ്റഡ് എച്ച്.ടി.പി.ബി (ferrocene polyethylene glycidyl grafted HTPB) വിവരിക്കുന്നു. റിംഗ്-ഓപ്പണിംഗ് പോളിമറൈസേഷനിലൂടെയാണ് സംഘം മെറ്റീരിയൽ നിർമ്മിച്ചത്.

മുത്യാലനായിഡു ഗണീവാഡ, സൗരവ് ജന, തുഷಾರ್ ജന എന്നിവർ ചേർന്നാണ് ഈ കണ്ടുപിടുത്തം വികസിപ്പിച്ചത്. മൂന്ന് പേരും സർവ്വകലാശാലയുടെ സ്കൂൾ ഓഫ് കെമിസ്ട്രിയിൽ ജോലി ചെയ്തു; ഹൈദരാബാദ് സർവകലാശാലയെ പേറ്റൻ്റായി രേഖപ്പെടുത്തിയിട്ടുണ്ട്.

ഗവേഷകർ ഹൈദരാബാദിൻ്റെ പേരിൽ ഉൽപ്പന്നത്തിന് ഹൈഡ്രാസീൻ എന്ന് പേരിട്ടു; ഇറക്കുമതി ചെയ്യുന്ന ബ്യൂട്ടാസീൻ-തരം (BUTACENE) മെറ്റീരിയലുകൾക്ക് തദ്ദേശീയമായ ബദലായി അവർ ഇത് രൂപകൽപ്പന ചെയ്തു. പേര് ഒരു ഉൽപ്പന്ന ലേബൽ ആണ്, ഒരു സ്റ്റാൻഡേർഡ് കെമിക്കൽ ഫാമിലി അല്ല.

റിംഗ്-ഓപ്പണിംഗ് പോളിമറൈസേഷൻ സൈക്ലിക് തന്മാത്രകൾ ഉപയോഗിക്കുന്നു, അവയുടെ വളയങ്ങൾ ശൃംഖലയുടെ വളർച്ചാ സമയത്ത് തുറക്കുന്നു. ഇവിടെ, ആ രസതന്ത്രം ഫെറോസീൻ വഹിക്കുന്ന ഒരു പോളിമർ വിഭാഗത്തെ HTPB-ലേക്ക് ഒട്ടിക്കുന്നു (grafts); തത്ഫലമായുണ്ടാകുന്ന തന്മാത്ര കാറ്റലിസ്റ്റ്, ബൈൻഡിംഗ് റോളുകളെ ബന്ധിപ്പിക്കുന്നു.

Why combining both roles may help

സംഭരണ സമയത്ത് ഒരു ചെറിയ ഉൽപ്രേരക തന്മാത്രയ്ക്ക് ഒരു പോളിമറിലൂടെ കുടിയേറാൻ കഴിയും. അസമമായ കുടിയേറ്റം കത്തുന്നതും യാന്ത്രികവുമായ ഗുണങ്ങളെ മാറ്റിയേക്കാം. ശക്തമായ കെമിക്കൽ അറ്റാച്ച്മെൻ്റ് ഈ വേർതിരിക്കൽ അപകടസാധ്യത കുറയ്ക്കുന്നു.

ബൈൻഡർ ഘടനയ്ക്കുള്ളിൽ ഫെറോസീൻ പ്രവർത്തനങ്ങൾ നിലനിർത്താനാണ് ഹൈഡ്രാസീൻ ഉദ്ദേശിക്കുന്നത്. ഇറക്കുമതി ചെയ്ത റഫറൻസുമായി താരതമ്യപ്പെടുത്താവുന്ന ലബോറട്ടറി പ്രകടനം സർവകലാശാലാ സംഘം റിപ്പോർട്ട് ചെയ്തു. ചില പരിശോധനകളിൽ നേരിയ പുരോഗതി ഉണ്ടായതായി റിപ്പോർട്ടുണ്ട്.

മെച്ചപ്പെട്ട അനുയോജ്യത ഏകീകൃതമായ ജ്വലനത്തെയും ദീർഘകാല സംഭരണത്തെയും പിന്തുണച്ചേക്കാം; രണ്ട് ഫംഗ്ഷനുകൾ സംയോജിപ്പിക്കുന്നതിലൂടെ നിർമ്മാണം ലളിതമാക്കാനും ഇതിന് കഴിഞ്ഞേക്കാം. ഈ ഗുണങ്ങൾക്ക് ഉൽപ്പാദന ബാച്ചുകളിലും വാർദ്ധക്യ (ageing) സാഹചര്യങ്ങളിലും സ്ഥിരീകരണം ആവശ്യമാണ്.

ബേൺ നിരക്ക് മാത്രം മോട്ടോർ പ്രകടനം നിർണ്ണയിക്കുന്നില്ല; മർദ്ദ സംവേദനക്ഷമത, യാന്ത്രിക ശക്തി, താപ സ്ഥിരത എന്നിവയും പ്രധാനമാണ്. എക്സോസ്റ്റ് കെമിസ്ട്രിക്കും പ്രോസസ്സിംഗ് സുരക്ഷയ്ക്കും പ്രത്യേക മൂല്യനിർണ്ണയം ആവശ്യമാണ്.

The path from laboratory to rocket motor

സാമർത്ഥ്യമുള്ള നിർമ്മാതാക്കൾക്ക് സാങ്കേതികവിദ്യ കൈമാറുന്നത് അടുത്ത ഘട്ടത്തിൽ ഉൾപ്പെടുന്നു. പൈലറ്റ് ബാച്ചുകൾ സ്ഥിരമായി പരിശുദ്ധി, തന്മാത്രാ ഭാരം, കാറ്റലിസ്റ്റ് ലോഡിംഗ് എന്നിവ പുനർനിർമ്മിക്കണം. ഉൽപ്പാദന രീതികൾക്ക് സുരക്ഷിതമായ കൈകാര്യം ചെയ്യലും ഗുണനിലവാര നിയന്ത്രണങ്ങളും ആവശ്യമാണ്.

തിരഞ്ഞെടുത്ത ഓക്സിഡൈസറുകൾ, ലോഹങ്ങൾ, ക്യൂറിംഗ് ഏജൻ്റുകൾ എന്നിവയുമായുള്ള അനുയോജ്യത എഞ്ചിനീയർമാർ പരീക്ഷിക്കും. വേഗത്തിലുള്ള വാർദ്ധക്യം സംഭരണ സ്വഭാവത്തെ സൂചിപ്പിക്കാം, അതേസമയം ചെറിയ മോട്ടോറുകൾ മർദ്ദവും ബേണിംഗ് പ്രൊഫൈലുകളും പരിശോധിക്കുന്നു. വലിയ ഭൂതല പരിശോധനകൾ പിന്നീട് റിയലിസ്റ്റിക് താപ സമ്മർദ്ദങ്ങൾ പരിശോധിക്കുന്നു.

ഓരോ ഉദ്ദേശിച്ച മോട്ടോറിനും യോഗ്യത ആവശ്യമാണ്, കാരണം ഫോർമുലേഷനുകൾ വ്യത്യാസപ്പെട്ടിരിക്കുന്നു; ഒരു സിസ്റ്റത്തിന് അനുയോജ്യമായ മെറ്റീരിയൽ മറ്റൊന്നിന് അനുയോജ്യമാകണമെന്നില്ല. പ്രതിരോധ, ബഹിരാകാശ ഏജൻസികൾ സ്വതന്ത്രമായ സാങ്കേതിക, സംഭരണ തീരുമാനങ്ങൾ എടുക്കും.

ഡിഫൻസ് റിസർച്ച് ആൻഡ് ഡെവലപ്‌മെൻ്റ് ഓർഗനൈസേഷനും (DRDO) ഇന്ത്യൻ സ്പേസ് റിസർച്ച് ഓർഗനൈസേഷനുമായും (ISRO) ഇടപഴകാൻ ഗവേഷണ സംഘം പദ്ധതിയിടുന്നു. ആ ചർച്ചകൾ നിർദ്ദിഷ്ട സഹകരണത്തെ പ്രതിനിധീകരിക്കുന്നു, അല്ലാതെ സ്ഥിരീകരിച്ച ദത്തെടുക്കലിനെയല്ല. വാണിജ്യ വ്യവസ്ഥകളും വെളിപ്പെടുത്താതെ തുടരുന്നു.

Strategic and industrial significance

ഇറക്കുമതി ചെയ്ത സ്പെഷ്യാലിറ്റി രാസവസ്തുക്കൾക്ക് വിതരണവും ചെലവ് അപകടങ്ങളും സൃഷ്ടിക്കാൻ കഴിയും. ആഭ്യന്തര സിന്തസിസ് ലഭ്യത മെച്ചപ്പെടുത്തുകയും ഇന്ത്യയിൽ മാറ്റങ്ങൾ വരുത്താൻ അനുവദിക്കുകയും ചെയ്യും; ബൗദ്ധിക സ്വത്തിന് യൂണിവേഴ്സിറ്റി-ഇൻഡസ്ട്രി ലൈസൻസിംഗിനെയും പിന്തുണയ്ക്കാൻ കഴിയും.

എന്നിരുന്നാലും, സ്വയം പര്യാപ്തതയ്ക്ക് ഒരു ഇന്ത്യൻ പേറ്റൻ്റിനേക്കാൾ കൂടുതൽ ആവശ്യമാണ്. നിർണായക പ്രീകർസറുകൾ, കാറ്റലിസ്റ്റുകൾ, നിർമ്മാണ ഉപകരണങ്ങൾ എന്നിവയും ലഭ്യമായിരിക്കണം; സുരക്ഷാ-നിർണ്ണായക എയ്‌റോസ്‌പേസ് മെറ്റീരിയലുകൾക്ക് ഗുണനിലവാര സ്ഥിരത പ്രധാനമാണ്.

വ്യവസായം നിക്ഷേപിക്കുന്നതിന് മുമ്പ് പൊതു ഗവേഷണത്തിന് മുൻകൂർ ശാസ്ത്രീയ അപകടസാധ്യത കുറയ്ക്കാൻ കഴിയും. സുതാര്യമായ നോൺ-സെൻസിറ്റീവ് ടെസ്റ്റിംഗ് സാധ്യതയുള്ള ഉപയോക്താക്കളെ മെച്യൂരിറ്റി വിലയിരുത്താൻ സഹായിക്കുന്നു. സുരക്ഷാ ആവശ്യകതകൾ ഇപ്പോഴും മോട്ടോർ-നിർദ്ദിഷ്ട ഫലങ്ങൾ വെളിപ്പെടുത്തുന്നത് പരിമിതപ്പെടുത്തിയേക്കാം.

Conclusion

ഹൈഡ്രാസീൻ കാറ്റലിസ്റ്റ് മൈഗ്രേഷനും ഇറക്കുമതി ആശ്രിതത്വത്തിനും വാഗ്ദാനമുള്ള പേറ്റൻ്റ് സമീപനമാണ്. അതിൻ്റെ യഥാർത്ഥ മൂല്യം അളക്കാവുന്ന ഉൽപ്പാദനത്തെയും കർശനമായ മോട്ടോർ യോഗ്യതയെയും ആശ്രയിച്ചിരിക്കും.