فریزنگ ≠ فراسٹنگ؟ ایک انقلابی اینٹی کنڈینسنگ لو ٹیمپریچر ٹیسٹ چیمبر کا عملی تجزیہ

چین کے یانگٹزے ڈیلٹا میں واقع ایک سیمیکمڈکٹر پیکجنگ اینڈ ٹیسٹنگ فیکٹری کی لیبارٹری میں، ایک سینئر انجینئر “لاو” ایک لاکھ ڈالر مالیت کے لو ٹیمپریچر ٹیسٹ چیمبر کے اندر دیواروں پر جمے ہوئے گھنے فراسٹ کو دیکھ کر ماتھے پر بل پڑے ہوئے ہیں۔ یہ مہنگا سسٹم صرف تین ماہ سے چل رہا ہے، لیکن اس میں شدید فراسٹنگ کا مسئلہ سامنے آیا ہے—اصل میں -40°C کا انتہائی سرد ماحول بنانا تھا تاکہ چپس کی قابلِ اعتمادی کا امتحان لیا جا سکے، لیکن فراسٹ کی موٹی تہہ نے درجہ حرارت میں ±3°C سے زیادہ اتار چڑھاؤ پیدا کر دیا، جس کے نتیجے میں ٹیسٹنگ کا الارم بج گیا اور عمل رک گیا۔

یہ کوئی واحد واقعہ نہیں۔ ملک بھر میں 3000 سے زائد تھرڈ پارٹی ٹیسٹنگ ادارے اور دسیوں ہزار مینوفیکچرنگ یونٹس، ہر سال 15 فیصد کی شرح سے فراسٹنگ کے مسئلے سے دوچار ہو رہے ہیں، جو تجرباتی ڈیٹا کی درستگی کو متاثر کر رہا ہے۔ ایک فوجی ریسرچ انسٹی ٹیوٹ میں تو فراسٹنگ کی وجہ سے درجہ حرارت کی غیر متوازنیت نے 20 ملین یوآن مالیت کے سیٹلائٹ پارٹس کا ٹیسٹ ڈیٹا بے کار کر دیا، جس سے پروجیکٹ چھ ماہ کی تاخیر کا شکار ہوا۔

آج ہم ایک ایسے انقلابی اینٹی کنڈینسنگ لو ٹیمپریچر ٹیسٹ چیمبر کو گہرائی سے جانیں گے—جو -60°C کی انتہائی سردی میں 1000 گھنٹے مسلسل فراسٹ فری چلنے کا صنعتی ریکارڈ بنا چکا ہے۔ یہ صرف ایک تکنیکی اپ گریڈ نہیں، بلکہ پوری صنعت کی بنیادیں ہلا دینے والا ایک نظریاتی انقلاب ہے۔

ہفئی میں قائم ایک نیو انرجی بیٹری ٹیسٹنگ سینٹر کے ٹیکنیکل ڈائریکٹر “وانگ” نے “فراسٹ ڈیزاسٹر” کی ایک جھلک دکھائی: روایتی لو ٹیمپریچر چیمبر میں جب ایویپریٹر کی سطح پر 8 ملی میٹر فراسٹ جمع ہو جاتا ہے تو اس کی ہیٹ ایکسچینج کارکردگی 40 فیصد تک گر جاتی ہے، جس سے درجہ حرارت کی یکسانیت ±0.5°C سے بگڑ کر ±3°C ہو جاتی ہے۔ سب سے خطرناک بات یہ ہے کہ فراسٹ ہٹانے کے عمل میں آنے والا درجہ حرارت کا اتار چڑھاؤ لیتیم آئن بیٹری کے چارج/ڈس چارج ٹیسٹ کو روک دیتا ہے، جو بیٹری کی کارکردگی کو مستقل طور پر نقصان پہنچاتا ہے۔

اس مسئلے کی جڑ روایتی ریفریجریشن سسٹم کی “پسیو فراسٹ کنٹرول” ڈیزائن فلسفہ ہے۔ ایک مشہور برانڈ کے ریسرچ ہیڈ نے انٹرویو میں کہا: “ہم نے ہیٹر بیسڈ ڈیفراسٹ اور ہوٹ گیس بائی پاس جیسے طریقے آزمائے، لیکن سب میں خامیاں تھیں—ہیٹر سے 300 فیصد توانائی بڑھ جاتی ہے، اور ہوٹ گیس سے درجہ حرارت ±5°C تک لڑھک جاتا ہے۔”

اور ایک پوشیدہ نقصان یہ ہے کہ فراسٹنگ کے دوران حاصل شدہ ڈیٹا غلط ہو جاتا ہے۔ بیجنگ کی ایک میٹرولوجی انسٹی ٹیوشن کی تحقیق کے مطابق، فراسٹنگ والے چیمبر میں نمی کی پیمائش میں 3 گنا تک غلطی ہو سکتی ہے، جو سیمیکمڈکٹر ایجنگ یا بائیو سیمپل اسٹوریج جیسے حساس ٹیسٹس کے لیے تباہ کن ہے۔

یہ انقلابی چیمبر تین بڑی تکنیکی کامیابیوں پر مشتمل ہے:

1. فلو فیلڈ ری کانفیگریشن: CFD سیmulations سے بہتر کی گئی تین جہتی ہوا کی نکاسی، جس سے چیمبر میں یکساں لیمنئر فلو بنتا ہے۔ روایتی ٹربولنٹ ڈیزائن کے برعکس، یہ ہوا کی رفتار کو 0.3–0.5 m/s کے بہترین رینج میں رکھتا ہے، جو نہ صرف سیمپل کو متاثر نہیں کرتا بلکہ ایویپریٹر کی سطح کو “مائکرو پازیٹیو پریشر” میں رکھ کر کنڈینسیشن کو روکتا ہے۔

2. فیز چینج میٹریل (PCM) کا ذہین کنٹرول: ایویپریٹر کی سطح پر نینو سطح کا PCM کوٹنگ، جو -10°C پر سولڈ سے لیکویڈ میں تبدیل ہو کر بہت زیادہ لیٹنٹ ہیٹ جذب کرتا ہے اور سطح کا درجہ حرارت مستحکم رکھتا ہے۔ تجربے سے ثابت ہوا کہ یہ کوٹنگ درجہ حرارت میں اتار چڑھاؤ کو ±0.2°C تک محدود کر دیتا ہے، جبکہ روایتی سسٹم میں ±2°C تک ہو سکتا ہے۔

3. ذہین ہمیڈٹی کمپنسیشن سسٹم: مائکرو ہمیڈٹی سینسرز کے ذریعے چیمبر کے اندر نمی کی تقسیم کو ریئل ٹائم میں مانیٹر کیا جاتا ہے، اور پروپرائٹری الگورتھم کے ذریعے ریفریجریشن کو خودکار طریقے سے ایڈجسٹ کیا جاتا ہے۔ اگر کسی مقامی نمی کنڈینسیشن پوائنٹ کے قریب پہنچ جاتی ہے تو سسٹم خودکار طریقے سے مائکرو الٹراسونک ایٹمائزر کے ذریعے خشک نائٹروجن چھوڑتا ہے، جو درجہ حرارت کو مستحکم رکھتے ہوئے ہمیڈٹی کو کنٹرول کرتا ہے۔

جب انجینئرز نے چیمبر کا سائیڈ پینل کھولا تو سب سے پہلے ہنی کمب جیسا ہیٹ ایکسچینجر نظر آیا۔ یہ مائکرو چینل ٹیکنالوجی سے بنایا گیا ایکسچینجر، روایتی کاپر پائپ سے 5 گنا باریک ہے لیکن 3 گنا زیادہ مؤثر۔ اس کی سطح پر پلازما ڈپوزیشن سے بنائی گئی نینو ہائیڈروفلیک کوٹنگ، پانی کے مالیکیولز کو یکساں فلم میں تبدیل کر دیتی ہے، جو فراسٹ بننے نہیں دیتی۔

ریفریجریشن سسٹم کا “دل” یعنی کمپریسر، ایک نایاب ڈبل اسٹیج انورٹر ڈیزائن رکھتا ہے۔ پہلا اسٹیج مڈ پریشر تک کمپریشن کرتا ہے، دوسرا اسٹیج میگ لیویٹیشن بیئرنگ کے ساتھ مکمل فریکشن لیس چلتا ہے۔ یہ نہ صرف 4.2 تک کا ریشو دیتا ہے بلکہ ±0.1°C کا الٹرا پریسز کنٹرول ممکن بناتا ہے۔

کنٹرول سسٹم کی ڈیزائننگ بھی حیرت انگیز ہے۔ روایتی چیمبر میں کنٹرول بورڈ پچھلے حصے میں ہوتا ہے، لیکن یہ نیا سسٹم ڈسٹری بیوٹڈ کنٹرول آرکیٹیکچر رکھتا ہے: مین کنٹرولر چیمبر کی چھت پر ہے، اور فائبر آپٹک کے ذریعے نیچے لگے سینسرز سے رابطہ کرتا ہے، جس سے تاروں کی گرمی سے ہونے والی غلطی مکمل ختم ہو جاتی ہے۔

ایک اور منفرد فیچر “فراسٹ لیئر مانیٹرنگ سسٹم” ہے۔ لیزر ڈسپلیسمنٹ سینسرز کے ذریعے ایویپریٹر کی سطح پر فراسٹ کی موٹائی کو ریئل ٹائم میں مانیٹر کیا جاتا ہے، اور جب فراسٹ بننے والا ہوتا ہے تو سسٹم پہلے سے ہی تھوڑا سا ہوٹ گیس بائی پاس کر کے اسے پگھلا دیتا ہے۔ اس “پریوینٹیو” انداز سے فراسٹ ہٹانے کا دورانیہ 24 گھنٹے سے بڑھ کر 1000 گھنٹے سے زیادہ ہو گیا ہے۔

جیانگ سو کے ایک تھرڈ پارٹی ٹیسٹنگ انسٹی ٹیوٹ میں اس چیمبر کو سخت صنعتی ٹیسٹ کے لیے رکھا گیا۔ مسلسل 1000 گھنٹے -40°C پر چلانے کے دوران، درجہ حرارت کا اتار چڑھاؤ ±0.3°C سے زیادہ نہ ہوا، اور ہمیڈٹی میں تبدیلی ±3%RH سے زیادہ نہ ہوئی۔ سب سے زیادہ متاثر کن بات اس کی توانائی کی بچت تھی—اسی ریفریجریشن لیول پر، توانائی کا استعمال روایتی چیمبر کے مقابلے میں صرف 60 فیصد تھا۔

ایک فوجی ریسرچ انسٹی ٹیوٹ میں اس چیمبر نے -55°C پر میزائل کے الیکٹرانک اجزاء کا اسٹوریج ٹیسٹ کامیابی سے مکمل کیا۔ روایتی نظام میں عام طور پر پائے جانے والا “فراسٹ برج” (فراسٹ کی تہہ سرکٹ کو جوڑ کر شارٹ کر دیتی ہے) کا مکمل خاتمہ ہو گیا، اور ٹیسٹ ڈیٹا کی دہرائی کی غلطی 8 فیصد سے کم ہو کر 1.5 فیصد سے بھی کم ہو گئی۔

خوراک کی صنعت میں بھی اس کی تصدیق حیرت انگیز رہی۔ ایک بڑے کولڈ چین لاجسٹک سنٹر میں، اس چیمبر نے -18°C کا سمیلیٹڈ ماحول بنایا اور ویکسین سیمپلز کی ایکٹیویٹی کو مستحکم رکھا۔ روایتی چیمبر میں فراسٹ کی وجہ سے درجہ حرارت کا اتار چڑھاؤ ویکسین کی افادیت میں 15 فیصد کمی کر دیتا تھا، جبکہ نئے نظام میں یہ صرف 2 فیصد تک محدود ہو گیا۔

لائف سائیکل کاسٹ (LCC) کے تجزیے سے یہ بات سامنے آئی کہ یہ انقلابی چیمبر معاشی لحاظ سے بھی زیادہ فائدہ مند ہے۔ اگر ایک درمیانے درجے کا لیبارٹری ہر سال 2000 گھنٹے ٹیسٹ کرتا ہے، تو روایتی چیمبر کو ہر سال 15–20 بار فراسٹ ہٹانا پڑتا ہے، ہر بار 4–6 گھنٹے لگتے ہیں، جس سے سالانہ 120–180 گھنٹے کا ٹیسٹ وقت ضائع ہوتا ہے۔ اگر فی گھنٹہ ٹیسٹ کی آمدنی 2000 یوآن ہے، تو سالانہ نقصان 240,000–360,000 یوآن بنتا ہے۔

نیا نظام 1000 گھنٹے سے زیادہ فراسٹ فری چلتا ہے، سالانہ صرف 2–3 بار فراسٹ ہٹانا پڑتا ہے، جس سے سالانہ 150 گھنٹے سے زیادہ کا اضافی ٹیسٹ وقت ملتا ہے، اور براہِ راست معاشی فائدہ 300,000 یوآن سے زیادہ ہے۔ توانائی کی بچت کے ساتھ، سالانہ بجلی کا خرچ 50,000 یوآن سے زیادہ کم ہو جاتا ہے۔ بڑے ٹیسٹنگ سنٹرز کے لیے یہ اعداد کئی گنا بڑھ جاتے ہیں۔

اس چیمبر کی ٹیکنیکل کامیابی نے کئی دیگر شعبوں میں بھی انقلاب برپا کر دیا ہے۔ طبی شعبے میں، اس کی اینٹی کنڈینسنگ ٹیکنالوجی کو آپریشن تھیٹر کے کنstant درجہ حرارت والے آلات میں استعمال کیا جا رہا ہے، جس سے سرجیکل آلات پر کنڈینسیشن سے ہونے والی آلودگی کا خطرہ مکمل ختم ہو گیا ہے۔ خلائی شعبے میں، اس کی الٹرا لو ٹیمپریچر استحکام کو مریخ کے ماحول کی نقل میں استعمال کیا جا رہا ہے۔

ڈیٹا سینٹر کولنگ میں اس کی ممکنہ ایپلی کیشن بھی حیرت انگیز ہے۔ اس کی اینٹی کنڈینسنگ ٹیکنالوجی کو لیکویڈ کولنگ سسٹم کے ساتھ جوڑ کر، ایک ڈیٹا سینٹر نے PUE 1.15 تک کا ریکارڈ قائم کیا ہے۔ یہ کراس انڈسٹری انقلاب اس حقیقت کی تصدیق کرتا ہے: بنیادی فزکس کے مسائل کا حل، کئی صنعتوں میں انقلاب لا سکتا ہے۔

ٹیکنالوجی کے اس فرنٹیئر سے پیچھے مڑ کر دیکھیں تو یہ واضح ہوتا ہے کہ یہ انقلابی چیمبر صرف ایک مشین نہیں، بلکہ ایک سوال کا گہرائی سے جواب ہے: “فریزنگ، فراسٹنگ کیوں ضروری ہے؟”

یہ ہمیں بتاتا ہے کہ حقیقی تکنیکی انقلاب، فزکس کے قوانین کو چیلنج نہیں کرتا، بلکہ ان قوانین کی گہرائی سے سمجھ اور ہوشیار استعمال کرتا ہے۔ فریزنگ ضروری نہیں کہ فراسٹنگ کے ساتھ ہو، یہ فطرت کی مخالفت نہیں، بلکہ فطرت کو اپنے حق میں استعمال کرنے کی دانش ہے۔ یہی وہ حکمت ہے جو “چین مینوفیکچرنگ” کو “چین انٹیلیجنس” میں تبدیل کر رہی ہے۔

اس خاموش صنعتی انقلاب میں، ہم نے نہ صرف زیادہ درست ٹیسٹ ڈیٹا، کم توانائی، اور زیادہ ROI حاصل کیا، بلکہ سب سے بڑھ کر، ہم نے انسان اور مشین، اور مشین اور فطرت کے تعلق کو نئی شکل دی۔ جب ہم -60°C کی سردی میں بھی ±0.1°C کی درستگی برقرار رکھتے ہیں، تو ہم صرف صنعتی قدر پیدا نہیں کرتے، بلکہ معیار، سائنس، اور مستقبل کے لیے ایک سنجیدہ وعدہ پورا کرتے ہیں۔

یہی وہ قیمتی سبق ہے جو اینٹی کنڈینسنگ لو ٹیمپریچر ٹیسٹ چیمبر ہمیں دیتا ہے: حقیقی انقلاب، اکثر ایک سادہ سوال سے شروع ہوتا ہے—”فریزنگ کو فراسٹنگ کیوں ہونا چاہیے؟”