ಭವಿಷ್ಯದ ವಾಹನ ಹಾಗೂ ವೈಮಾನಿಕ ಕ್ಷೇತ್ರಗಳ ಆನ್ವಯಿಕತೆಗೆ ಎರಕಹೊಯ್ದ ಅಲ್ಯೂಮಿನಿಯಂ ಮಿಶ್ರಲೋಹಗಳು

13 ಜುಲೈ 2026

ಭಾರತೀಯ ವಿಜ್ಞಾನ ಸಂಸ್ಥೆಯ (ಐಐಎಸ್‌ಸಿ) ಮೆಟೀರಿಯಲ್ಸ್ ಎಂಜಿನಿಯರಿಂಗ್ (MatE) ವಿಭಾಗದ ಸಂಶೋಧಕರು ಹಾಗೂ ಅವರ ಸಹಯೋಗಿಗಳು ಹೊಸದೊಂದು ಹಗುರ ತೂಕದ ಎರಕಹೊಯ್ದ ಅಲ್ಯೂಮಿನಿಯಂ (Cast aluminium- ಬೀಡು ಅಲ್ಯೂಮಿನಿಯಂ) ಮಿಶ್ರಲೋಹವನ್ನು ಅಭಿವೃದ್ಧಿಪಡಿಸಿದ್ದಾರೆ. ಇದು ಅಸಾಧಾರಣ ದೃಢತೆ (Strength) ಮತ್ತು ಗಮನಾರ್ಹ ತಂತುಕ್ಷಮತೆ (Ductility- ತಂತಿಯಾಗಿ ಎಳೆಯಲ್ಪಡಬಲ್ಲ ಗುಣ) ಎರಡನ್ನೂ ಹೊಂದಿರುವುದು ದೃಢಪಟ್ಟಿದೆ. ಈ ಮೂಲಕ ತಜ್ಞರು ಅಲ್ಯೂಮಿನಿಯಂ ಮಿಶ್ರಲೋಹಗಳ ರಾಚನಿಕ ಲೋಹವಿಜ್ಞಾನ (Structural Metallurgy) ಕ್ಷೇತ್ರದಲ್ಲಿನ ಪ್ರಮುಖ ಸವಾಲೊಂದಕ್ಕೆ ಪರಿಹಾರ ಕಂಡುಕೊಂಡಂತಾಗಿದೆ.

ಈ ಹೊಸ ಮಿಶ್ರಲೋಹವು ಸಾಂಪ್ರದಾಯಿಕ ಅಲ್ಯೂಮಿನಿಯಂ ಯೂಟೆಕ್ಟಿಕ್ ಮಿಶ್ರಲೋಹಗಳಿಗೆ (Eutectic alloys) ಹೋಲಿಸಿದರೆ ಸುಮಾರು ಪ್ರತಿಶತ 400ರಷ್ಟು ಹೆಚ್ಚು ತಂತುಕ್ಷಮತೆ (ನಮ್ಯತೆ) ಹಾಗೂ ಪ್ರತಿಶತ 50ರಷ್ಟು ಹೆಚ್ಚು ದೃಢತೆ ಪ್ರದರ್ಶಿಸುತ್ತದೆ. ಇನ್ನೂ ಮುಖ್ಯವೆಂದರೆ, 250 ಡಿಗ್ರಿ ಸೆಲ್ಸಿಯಸ್ ಉಷ್ಣತೆಯಲ್ಲಿಯೂ ಇದು ತನ್ನ ಅಧಿಕ ಯಾಂತ್ರಿಕ-ದೃಢತೆಯನ್ನು ಕಾಯ್ದುಕೊಳ್ಳುತ್ತದೆ. ಹೀಗಾಗಿ, ಇದು ತೀವ್ರ ಯಾಂತ್ರಿಕ ಒತ್ತಡಗಳು ಹಾಗೂ ಉಷ್ಣೀಯ ಪರಿಸ್ಥಿತಿಗಳ ತಾಳಿಕೊಳ್ಳುವಿಕೆ ಅತ್ಯಗತ್ಯವಾದ ವೈಮಾನಿಕ, ವಾಹನ ಮತ್ತು ಇಂಧನ ಕ್ಷೇತ್ರಗಳ ಆನ್ವಯಿಕತೆಗಳಿಗೆ ಸೂಕ್ತವಾಗುತ್ತದೆಂಬ ಭರವಸೆಯ ಮೂಡಿದ್ದು, ಈ ಅಧ್ಯಯನವು ‘ನೇಚರ್ ಕಮ್ಯುನಿಕೇಷನ್ಸ್’ (Nature Communications) ನಿಯತಕಾಲಿಕದಲ್ಲಿ ಪ್ರಕಟವಾಗಿದೆ.

ಎರಕಹೊಯ್ದ ಅಲ್ಯೂಮಿನಿಯಂ ಮಿಶ್ರಲೋಹಗಳು ಹಗುರ ತೂಕದಿಂದ ಕೂಡಿದ್ದು ಕಡಿಮೆ ವೆಚ್ಚದಲ್ಲಿ ಉತ್ಪಾದಿಸಬಹುದಾದ ಕಾರಣ ವ್ಯಾಪಕವಾಗಿ ಬಳಕೆಯಾಗುತ್ತವೆ. ಆದರೆ, ಮಿಶ್ರಲೋಹದೊಳಗೆ ಹುದುಗಿರುವ ಸೂಕ್ಷ್ಮವಾದ ಪೆಡಲಸು ಎಳೆಗಳು (Brittle fibres) ಬಿರುಕುಗಳು ಆರಂಭಗೊಳ್ಳುವ ನೆಲೆಗಳಾಗಿ ಪರಿಣಮಿಸುವುದರಿಂದ, ಇವು ಅನೇಕ ಬಾರಿ ನಿರೀಕ್ಷೆಗಿಂತ ಮುಂಚೆಯೇ ವಿಫಲವಾಗುತ್ತವೆ. ಅಂದರೆ, ಯಾಂತ್ರಿಕ ಒತ್ತಡ ಬಿದ್ದಾಗ ಸುಲಭವಾಗಿ ಮುರಿದುಹೋಗುತ್ತವೆ. ಇದರಿಂದಾಗಿ, ಮಿಶ್ರಲೋಹದ ತಂತುಕ್ಷಮತೆ (ನಮ್ಯತೆ) ಹಾಗೂ ರಾಚನಿಕ ವಿಶ್ವಾಸಾರ್ಹತೆ (Structural Reliability) ಸೀಮಿತಗೊಳ್ಳುತ್ತದೆ.

ವಸ್ತುವಿನ ವಿನ್ಯಾಸದಲ್ಲಿ ಸೂಕ್ಷ್ಮ ಬದಲಾವಣೆಗಳನ್ನು ಪರಮಾಣು ಮಟ್ಟದಲ್ಲಿ (Atomic Scale) ಮಾಡುವ ಮೂಲಕ ಈ ದೀರ್ಘಕಾಲದ ತೊಡಕನ್ನು ಐಐಎಸ್‌ಸಿ ಸಂಶೋಧಕರ ತಂಡವು ಪರಿಹರಿಸಿದೆ. ಅಲ್ಯೂಮಿನಿಯಂ–ಗ್ಯಾಡೊಲಿನಿಯಂ ಮಿಶ್ರಲೋಹಕ್ಕೆ ಅತಿ ಅಲ್ಪ ಪ್ರಮಾಣದಲ್ಲಿ ಜಿರ್ಕೋನಿಯಂ ಅನ್ನು ಸೇರಿಸಿ ನಿಯಂತ್ರಿತ ಉಷ್ಣ ಸಂಸ್ಕರಣೆಗೆ (ಉಷ್ಣೋಪಚಾರಕ್ಕೆ) ಒಳಪಡಿಸಿದಾಗ ಪೆಡಸು ಎಳೆಗಳ ಸುತ್ತಲೂ ಅತ್ಯಂತ ತೆಳುವಾದ ಸೂಪರ್‌ಲ್ಯಾಟಿಸ್ ನ್ಯಾನೊ ಪದರ (Superlattice Nano-layer) ರೂಪುಗೊಳ್ಳುತ್ತದೆ ಎಂಬುದನ್ನು ಸಂಶೋಧಕರು ಕಂಡುಕೊಂಡಿದ್ದಾರೆ. ಈ ಕ್ರಮಬದ್ಧ ಪರಮಾಣು ಪದರವು ಪೆಡಸು ಎಳೆಗಳು ಹಾಗೂ ಮೃದು ಅಲ್ಯೂಮಿನಿಯಂ ಅಧಿರಚನೆಯ (aluminium matrix) ನಡುವಿನ ಅಂತರಸಂಪರ್ಕ-ಸ್ತರವನ್ನು ಮತ್ತಷ್ಟು ದೃಢಗೊಳಿಸಿತು. ಇದರಿಂದಾಗಿ ಬಿರುಕುಗಳು ಉಂಟಾಗುವುದನ್ನು ತಡೆಯಲು ಸಾಧ್ಯವಾಯಿತು. ಜೊತೆಗೆ, ಯಾಂತ್ರಿಕ ಒತ್ತಡವು ಹೆಚ್ಚು ಪರಿಣಾಮಕಾರಿಯಾಗಿ ಹಂಚಿಕೆಯಾಗುವುದಕ್ಕೂ ಇದು ಅನುವು ಮಾಡಿಕೊಟ್ಟಿತು.

“ಸೂಪರ್‌ಲ್ಯಾಟಿಸ್ ನ್ಯಾನೊ ಪದರವನ್ನು ಪತ್ತೆಹಚ್ಚಿದ ಕ್ಷಣವು ನನ್ನ ಪಿಎಚ್.ಡಿ. ಸಂಶೋಧನೆಯ ಅತ್ಯಂತ ರೋಮಾಂಚಕ ಕ್ಷಣಗಳಲ್ಲಿ ಒಂದಾಗಿತ್ತು. ಅಲ್ಯೂಮಿನಿಯಂ ಮಿಶ್ರಲೋಹಗಳು ಹೆಚ್ಚು ದೃಢವಾಗಿ ಹಾಗೂ ಹೆಚ್ಚು ತಂತುಕ್ಷಮತೆಯಿಂದ (ನಮ್ಯತೆ) ರೂಪುಗೊಳ್ಳಲು ನೆರವಾಗುವ ಸಂಪೂರ್ಣ ಹೊಸದಾದ ಅಂತರಸಪರ್ಕಸ್ತರ-ಬಲವರ್ಧನೆಯ (Interface-strengthening) ವಿಧಾನವನ್ನು ಇದು ಅನಾವರಣಗೊಳಿಸಿತು” ಎನ್ನುತ್ತಾರೆ ಅಧ್ಯಯನದ ಪ್ರಥಮ ಲೇಖಕರಾದ ಮೆಟೀರಿಯಲ್ಸ್ ಎಂಜಿನಿಯರಿಂಗ್ (MatE) ವಿಭಾಗದ ಪಿಎಚ್.ಡಿ. ಸಂಶೋಧನಾರ್ಥಿ ಹೇಮಂತ್ ಕುಮಾರ್.

ನ್ಯಾನೊ-ಪದರಗಳ ಎಳೆಗಳ ಜೊತೆಗೆ ಈ ಮಿಶ್ರಲೋಹವು ಅಲ್ಯೂಮಿನಿಯಂ ಮ್ಯಾಟ್ರಿಕ್ಸ್‌ನಾದ್ಯಂತ ಹರಡಿಕೊಂಡಂತೆ ಕೋಟ್ಯಂತರ ಸಂಖ್ಯೆಯಲ್ಲಿ ಕೋರ್-ಶೆಲ್ ನ್ಯಾನೊಕಣಗಳನ್ನು (Core-shell Nanoparticles) ರೂಪಿಸುತ್ತದೆ. ವಸ್ತುವಿನ ಮೇಲೆ ಯಾಂತ್ರಿಕ ಒತ್ತಡ ಬಿದ್ದಾಗ ವಸ್ತುವು ವಿರೂಪಗೊಳ್ಳುವ ಸಂದರ್ಭದಲ್ಲಿ ಅತ್ಯಂತ ಸೂಕ್ಷ್ಮವಾದ ಡಿಸ್‌ಲೊಕೇಶನ್ ಜಾಲಗಳು (ರೇಖೀಯ ಸ್ಫಟಿಕ ದೋಷ ಜಾಲಗಳು- Dislocation Networks) ರೂಪುಗೊಳ್ಳುವುದನ್ನು ಈ ನ್ಯಾನೊಕಣಗಳು ಉತ್ತೇಜಿಸುತ್ತವೆ. ಇದರ ಪರಿಣಾಮವಾಗಿ ಮಿಶ್ರಲೋಹಕ್ಕೆ ಮುರಿದು ಹೋಗುವ ಮುನ್ನ ಹೆಚ್ಚು ಪ್ರಮಾಣದ ಶಾಶ್ವತ ವಿರೂಪತೆಯನ್ನು (Plastic Strain) ತಾಳಿಕೊಳ್ಳಲು ಸಾಧ್ಯವಾಗುತ್ತದೆ.

ಐಐಎಸ್‌ಸಿಯ ಅಡ್ವಾನ್ಸ್ಡ್ ಫೆಸಿಲಿಟಿ ಫಾರ್ ಮೈಕ್ರೋಸ್ಕೋಪಿ ಅಂಡ್ ಮೈಕ್ರೋಅನಾಲಿಸಿಸ್ (AFMM) ಕೇಂದ್ರದಲ್ಲಿರುವ ಅತ್ಯಾಧುನಿಕ ಮೈಕ್ರೋಸ್ಕೋಪಿ ಹಾಗೂ ಕ್ಯಾರೆಕ್ಟರೈಸೇಷನ್ ತಂತ್ರಜ್ಞಾನಗಳನ್ನು ಬಳಸಿಕೊಂಡು ಈ ಹೊಸ ನ್ಯಾನೊ ರಚನೆಗಳಲ್ಲಿನ ಪರಮಾಣುಗಳ ಜೋಡಣೆಯನ್ನು ಸಂಶೋಧಕರು ನೇರವಾಗಿ ವೀಕ್ಷಿಸಿದರು. ಇದನ್ನು ಆಧರಿಸಿ, ಮಿಶ್ರಲೋಹದೊಳಗೆ ವಿರೂಫತೆ (Deformation) ಸಂಭವಿಸುವ ಕಾರ್ಯವಿಧಾನವನ್ನು ಈ ನ್ಯಾನೊ ರಚನೆಗಳು ಮೂಲಭೂತವಾಗಿ ಯಾವ ರೀತಿಯಲ್ಲಿ ಮಾರ್ಪಡಿಸುತ್ತವೆ ಎಂಬುದನ್ನು ಅಧ್ಯಯನಾರ್ಥಿಗಳು ವಿವರಿಸಿದ್ದಾರೆ.

ಕೊಠಡಿ ಉಷ್ಣಾಂಶದಲ್ಲಿ ಪ್ರಯೋಜನಕಾರಿ ಲಕ್ಷಣಗಳನ್ನು ಪ್ರದರ್ಶಿಸುವುದರ ಜೊತೆಗೆ ಈ ಮಿಶ್ರಲೋಹವು ಹೆಚ್ಚಿನ ಉಷ್ಣಾಂಶದಲ್ಲಿಯೂ ತನ್ನ ಅತ್ಯುತ್ತಮ ದೃಢತೆ ಹಾಗೂ ಮಂದಗತಿಯ ಪ್ರತಿರೋಧತೆಯನ್ನು (Creep Resistance) ಕಾಯ್ದುಕೊಳ್ಳುತ್ತದೆ. ವೈಮಾನಿಕ ಹಾಗೂ ಇನ್ನಿತರ ವಾಹನಗಳ ಬಿಡಿಭಾಗಗಳಾಗಿ ಪ್ರಸ್ತುತ ಬಳಸಲ್ಪಡುತ್ತಿರುವ ಭಾರವಾದ ವಸ್ತುಗಳಿಗೆ ಪರ್ಯಾಯವಾಗಿ ಉಪಯೋಗಿಸಲು ಇದರ ಗುಣಲಕ್ಷಣಗಳು ಅನುಕೂಲಕರವಾಗಿವೆ ಎಂದು ತಜ್ಞರು ಅಭಿಪ್ರಾಯಪಟ್ಟಿದ್ದಾರೆ. ಇದರಿಂದಾಗಿ ಇಂಧನ ದಕ್ಷತೆ ಗಮನಾರ್ಹವಾಗಿ ಹೆಚ್ಚಾಗಿ ಹಸಿರುಮನೆ ಅನಿಲಗಳ ಹೊರಸೂಸುವಿಕೆಯ ಕಡಿಮೆಯಾಗುವ ಸಾಧ್ಯತೆಯೂ ಇದೆ.

“ಈ ಸಂಶೋಧನೆಯು ಭಾರತದ ಲೋಹವಿಜ್ಞಾನ ಕ್ಷೇತ್ರದಲ್ಲಿ ಮಹತ್ವದ ಸಾಧನೆಯಾಗಿದೆ. ಪರಮಾಣುವಿನ ಮಟ್ಟದಲ್ಲಿ ಅತ್ಯಂತ ನಿಖರತೆಯೊಂದಿಗೆ ಅಂತರಸಂಪರ್ಕಸ್ತರಗಳನ್ನು ವಿನ್ಯಾಸಗೊಳಿಸುವ ಮೂಲಕ ಹೆಚ್ಚಿನ ದೃಢತೆ ಮತ್ತು ಅತ್ಯುತ್ತಮ ತಂತುಕ್ಷಮತೆ (ನಮ್ಯತೆ), ಹೊಂದಿರುವ ಹಗುರ ತೂಕದ ಹಾಗೂ ಹೆಚ್ಚಿನ ಉಷ್ಣಾಂಶ ತಡೆದುಕೊಳ್ಳಬಲ್ಲ ಅಲ್ಯೂಮಿನಿಯಂ ಮಿಶ್ರಲೋಹಗಳನ್ನು ರೂಪಿಸಲು ಸಂಪೂರ್ಣ ಹೊಸ ಕಾರ್ಯವಿಧಾನವನ್ನು ನಾವು ದೃಢಪಡಿಸಿದ್ದೇವೆ” ಎನ್ನುತ್ತಾರೆ ಅಧ್ಯಯನದ ಸಂವಹನ ಲೇಖಕರಾದ ಮೆಟೀರಿಯಲ್ಸ್ ಎಂಜಿನಿಯರಿಂಗ್ (MatE) ವಿಭಾಗದ ಸಹಪ್ರಾಧ್ಯಾಪಕ ಸುರೇಂದ್ರ ಕುಮಾರ್ ಮಾಕಿನೇನಿ. “ಈ ಪರಿಕಲ್ಪನೆಯು ವೈಮಾನಿಕ, ವಾಹನ ಹಾಗೂ ಇಂಧನ ಕ್ಷೇತ್ರಗಳ ಆನ್ವಯಿಕತೆಗಳಿಗಾಗಿ ಮುಂದಿನ ತಲೆಮಾರಿನ ಅಧಿಕ ಕ್ಷಮತೆಯ ರಾಚನಿಕ ವಸ್ತುಗಳ ಅಭಿವೃದ್ಧಿಗೆ ಹೊಸ ದಾರಿಗಳನ್ನು ತೆರೆಯಲಿದೆ ಎಂಬ ವಿಶ್ವಾಸ ನಮ್ಮದು” ಎಂದೂ ಅವರು ಹೇಳುತ್ತಾರೆ.

ಐಐಎಸ್‌ಸಿ ಪ್ರಾಧ್ಯಾಪಕರಾದ ಪ್ರವೀಣ್ ಕುಮಾರ್, ಜರ್ಮನಿಯ ಮ್ಯಾಕ್ಸ್ ಪ್ಲಾಂಕ್ ಇನ್‌ಸ್ಟಿಟ್ಯೂಟ್ ಫಾರ್ ಸಸ್ಟೇನಬಲ್ ಮೆಟೀರಿಯಲ್ಸ್ ಪ್ರಾಧ್ಯಾಪಕರಾದ ಡೀರ್ಕ್ ರಾಬೆ ಹಾಗೂ ಬ್ಯಾಪ್ಟಿಸ್ಟ್ ಗೌಲ್ಟ್ ಅವರ ಸಹಯೋಗದಲ್ಲಿ ಈ ಅಧ್ಯಯನವನ್ನು ನಡೆಸಲಾಗಿದೆ. ಈ ಸಂಶೋಧನೆಗೆ SERB (ANRF) SRG Grant, ಐಐಎಸ್‌ಸಿಯ DIA-RCOE, MPG–IISc Partner Group ಹಾಗೂ PMRF ಗಳು ನೀಡಿದ ಅನುದಾನದ ನೆರವು ನೀಡಿದ್ದವು.

ಉಲ್ಲೇಖ:

ಕುಮಾರ್ ಎಚ್, ಕುಮಾರ್ ಪಿ, ರಾಬೆ ಡಿ, ಗಾಲ್ಡ್ ಬಿ, ಮಾಕಿನೇನಿ ಎಸ್ ಕೆ, , Strength-ductility synergy in lightweight aluminium alloys with nano-layered fibres and core-shell nano-particles, Nature Communications (2026). https://doi.org/10.1038/s41467-026-74748-9

ಸಂಪರ್ಕ:

ಸುರೇಂದ್ರ ಕುಮಾರ್ ಮಾಕಿನೇನಿ
ಸಹ ಪ್ರಾಧ್ಯಾಪಕರು
ಮಟೀರಿಯಲ್ಸ್ ಎಂಜಿನಿಯರಿಂಗ್ ವಿಭಾಗ (MatE)
ಭಾರತೀಯ ವಿಜ್ಞಾನ ಸಂಸ್ಥೆ (ಐಐಎಸ್‌ಸಿ) ಇಮೇಲ್: skmakineni@iisc.ac.in
ಫೋನ್: +91-80-2293-3706 ವೆಬ್ ಸೈಟ್: https://asesm.com/

ಪರ್ತಕರ್ತರ ಗಮನಕ್ಕೆ:

ಎ) ಈ ಪತ್ರಿಕಾ ಪ್ರಕಟಣೆಯನ್ನು ಅಥವಾ ಇದರ ಯಾವುದೇ ಭಾಗವನ್ನು ಯಥಾವತ್ತಾಗಿ ಸುದ್ದಿಯಾಗಿ ಪ್ರಕಟಿಸಿದರೆ ದಯವಿಟ್ಟು ಐಐಎಸ್‌ಸಿ ಹೆಸರಿನೊಂದಿಗೆ ಪ್ರಕಟಿಸಿ. ಬಿ) ಐಐಎಸ್‌ಸಿ ಪತ್ರಿಕಾ ಪ್ರಕಟಣೆಗಳಿಗೆ ಸಂಬಂಧಿಸಿದಂತೆ ಏನಾದರೂ ಪ್ರಶ್ನೆಗಳಿದ್ದರೆ news@iisc.ac.in ಅಥವಾ pro@iisc.ac.in ಗೆ ಬರೆಯಿರಿ.