Jarumin da ba a yaba masa ba na Duniyoyin Zafi Mai Tsanani: Zurfin Bincike kan Allon Fiber na Seramik

Sannu, ku duka. Idan kun taɓa aiki a masana'antar narkar da ƙarfe, kun kunna murhu, ko ma kun yi wasa da ƙaramin murhu a bayan gida, kun san cewa mu'amala da zafin gaske ba wasa bane. A matsayina na wanda ya shafe kusan shekaru 25 ina aiki har cikin kayan hana zafi da rufi, zan iya gaya muku cewa allon zaren seramiki ɗaya ne daga cikin abubuwan da suka canza wasa amma ba a ba shi isasshen haske ba. Yana da ƙarfi, mai sauƙin nauyi, kuma mai matuƙar sassauci—kamar wuka Swiss Army na kariya daga zafi. A cikin wannan rubutu, zan yi muku cikakken bayani: abin da aka ƙera shi da shi, dalilin da ya sa yake da ban mamaki, inda yake haskakawa, da kuma wasu gargaɗi da ya kamata a yi la'akari da su. Ko kai ƙwararren injiniya ne ko kuma kana da sha'awar yadda abubuwa ke kasancewa sanyi (ko zafi) a wuraren masana'antu, ka ci gaba da karantawa. Wannan na iya ceton ka daga wasu matsaloli nan gaba.

Da farko, mu tattauna abin da allon zaren seramiki yake. Ka yi tunanin haka: ainihin shi wani matattara ne mai tauri da aka yi daga zaruruwan alumina da silica masu laushi sosai. Ba su ne zarurrukan auduga na yau da kullum ba; an juya su ne daga hadadden ruwan zafi na abubuwa kamar laka kaolin, alumina mai tsarki, da yashi silica. Duk wannan tsari yana farawa ne a cikin babbar murhu da aka kunna zuwa kusan digiri 2000 Celsius—wato sama da 3600 Fahrenheit, zafi har zai sa ka fitar da zufa da zarar ka yi tunani a kai. Ana fesa ruwan zafin nan ya zama ƙananan zaren siliki, kusan kamar yadda ake yin sukari mai laushi (cotton candy) amma ya fi ƙarfi sosai. Daga nan, ana jan su cikin wani ƙira tare da wasu abubuwan haɗawa—kamar colloidal silica ko ma manne na organic—don samar da allunan da suka yi ƙarfi. Sakamakon ƙarshe? Abu mai ƙarfi amma mai sauƙin yanka, kuma mai haske kamar gashin tsuntsu idan aka kwatanta da tubalan wuta na gargajiya.

Abin da ya bambanta wannan abu shi ne kyakkyawar halayen zafin jiki da yake da su. Allunan na yau da kullum na iya jure zafi mai dorewa har zuwa 1260°C (kimanin 2300°F), yayin da waɗanda aka ƙara ƙarfi da alumina mai yawa ke iya jurewa har zuwa 1430°C ko fiye. Wannan saboda zaren suna kama iska kamar babu kamarsa, suna samar da ƙarancin gudanar da zafi sosai—tsakanin 0.08 da 0.15 watt a kowace mita-Kelvin idan zafi ya yi yawa. A aikace, hakan na nufin babban ajiyar makamashi. Na tuna wani aiki inda muka shimfiɗa waɗannan allunan a cikin murhun sake dumama na masana'antar ƙarfe; abokin ciniki ya rage amfani da iskar gas da kashi 25%. Babu ƙarin zafi da ke zubewa, wanda ke nufin ƙananan kuɗaɗen biyan wuta da raguwa a lalacewar kayan aiki.

Amma juriya ga zafi farko ne kawai. An gina waɗannan allunan ne don su daɗe a cikin yanayi mai tsauri. Ba sa damuwa da girgizar zafi—wato canjin zafin jiki na gaggawa da ke fashe kayan da ba su da ƙarfi. A zuba ƙarfe mai narke a minti ɗaya, a sanyaya shi a na gaba? Babu matsala, ba su fashe ko tarwatse. A ta fuskar sinadarai, ba sa yin tasiri sosai; sinadaran acid, alkalai, da hayaki masu guba suna wucewa kawai, sai dai idan ana maganar acid na hydrofluoric ko alkalai masu ƙarfi sosai a matsanancin zafi. A bangaren ƙarfi, ba su da nauyi sosai—ƙarfin nauyinsu kaɗan ne, kimanin kilo 128 zuwa 384 a kowace mita cubic—amma suna da isasshen ƙarfin matsawa (har zuwa 0.3 MPa) don yin ayyuka masu tallafi a cikin tsaruka masu sauƙi. Haka kuma, ana iya sarrafa su da injina: da wuka mai kaifi ko sanda, za ka iya yanke su yadda kake buƙata ba tare da wata tarkace ba.

Yanzu, a ina waɗannan abubuwan suke bayyana? A ko'ina cikin masana'antun da ke da zafi sosai. A fannin keramiki, ana amfani da su wajen shimfidar murhuna—bangon ciki, rufin sama, duk inda ka so. Suna tabbatar da daidaitaccen zafi, wanda yake da matuƙar muhimmanci ga abubuwa kamar farar kankara ko tayal. Ni kaina na sake gyara tarin tsofaffin tanda na bulo, kuma bambancin ya yi kamar dare da rana: gasa cikin sauri, ƙarancin mai, da masu yin tukwane masu farin ciki. Masu aikin ƙarfe ma suna son su—insuleshen kariya a cikin ladle, crucible, har ma da tanda na lantarki. Suna hana bangaren waje ya narke. Masana'antun petrochemical suna amfani da su a cikin na'urorin cracker da incinerator don dumama cikin sauri ba tare da ɓata makamashi ba. Kuma kada a manta da wuraren musamman: na'urorin gwajin aerospace, tankunan narkar da gilashi, ko ma tanda pizza na gida masu kyan gani. Ga masu sha'awar hobi, babban alheri ne—za a iya yanke shi da kayan aiki na yau da kullum, yana zuwa cikin kaurin inci 1/4 zuwa inci 4. Kawai faɗakarwa: sanya safar hannu da maski; waɗannan zaren na iya tayar da haushi a fatar jiki kamar fiberglass.

Tabbas, babu abin da ya yi cikakke. Tsaro na farko: wasu hukumomi suna ganin zaren seramiki na iya zama abin haifar da ciwon daji, kamar asbestos mai laushi, don haka a yi amfani da su da hankali—tabbatar da isasshen iska, kada a shaki ƙura. Na ga wasu mutane sun yi watsi da kayan kariya (PPE) suka yi nadama saboda ƙurajen huhu. A dogon lokaci, a matuƙar zafin gaske, zaren na iya yin kristal kuma ya rasa ɗan ƙarfi, amma hakan ba kasafai ke faruwa ba idan ka zaɓi daidai. Farashin farko ya fi na, misali, ulu dutse, amma yana dawo da kudi cikin sauri ta fuskar inganci. Kulawa? Mai sauƙi ƙwarai—amfani da injin tsotsa ko goga mai laushi ya isa. Sai dai ka guji tsoma su a ruwa; hakan na lalata masu haɗawa.

A bangaren kore, abubuwa suna inganta. Sabbin alluna suna amfani da zaren da jiki zai iya narkewa, wanda jiki ke rushewa cikin sauri idan aka shaka, yana rage haɗari. Sake sarrafawa ba abu ne mai sauƙi ba—gurbacewa matsala ce—amma wasu kamfanoni suna sake amfani da tsofaffin alluna a matsayin cike. Kuma sabbin ƙirƙira? Muna magana ne game da haɗin aerogels don samun rufi mai siriri kuma mai ƙarfi. Makoma tana da zafi, da gangan muka yi amfani da kalmar zafi.

Don kammala wannan, allo na fiber na seramiki ba kawai rufi bane; abokin aiki ne mai amintacce a yaki da asarar zafi. Daga gogewata kai tsaye a aiki, ya sa ayyuka masu wahala su zama masu sauƙi, kamar rufe na'urar mai hura gilashi a zafin 1400°C ba tare da amfani da manyan kayan rufi ba. Idan kana sha'awar sa, duba buƙatun zafin jiki sannan ka tuntuɓi masu kaya kamar Unifrax ko Morgan. Zaɓi da hikima, girka da dabara, zai yi maka hidima yadda ya kamata. A ƙarshe, idan zafi ya yi ƙarfi, kana buƙatar abu da ba ya tarwatse. Ka kasance lafiya a wajen.