कार्बन फाइबर की विशेषताएँ, अनुप्रयोग और विकास

कार्बन फाइबर की विशेषताएँ, अनुप्रयोग और विकास

1.कार्बन फाइबर के लक्षण और गुण

 कार्बन फाइबर सामग्री उत्कृष्ट यांत्रिक गुणों वाली काली, कठोर, उच्च शक्ति, हल्के वजन और अन्य नई सामग्रियां हैं।इसका विशिष्ट गुरुत्व स्टील के 1/4 से भी कम है।कार्बन फाइबर रेजिन मिश्रित सामग्री की तन्यता ताकत आमतौर पर 35000MPa से ऊपर होती है, जो स्टील की तुलना में 7.9 गुना अधिक है।लोच का तन्य मापांक 230000MPa और 430000MPa के बीच है।इसलिए, सीएफआरपी की विशिष्ट ताकत, यानी सामग्री की ताकत और उसके घनत्व का अनुपात, 20000MPa/(g/cm3) से ऊपर है, लेकिन A3 स्टील की विशिष्ट ताकत 590MPa/(g/cm3) है। लोचदार मापांक भी स्टील की तुलना में अधिक होता है।सामग्री की विशिष्ट शक्ति जितनी अधिक होगी, भाग का आत्म-वजन उतना ही कम होगा, विशिष्ट लोचदार मापांक जितना अधिक होगा, भाग की कठोरता उतनी ही अधिक होगी।इस अर्थ में, इंजीनियरिंग में कार्बन फाइबर की व्यापक अनुप्रयोग संभावना को दर्शाया गया है।जैसे कई उभरती मिश्रित सामग्रियों के उत्कृष्ट गुणों को देखते हुए पॉलिमर मिश्रित ग्लास फाइबर सामग्री, धातु-आधारित मिश्रित सामग्री, और सिरेमिक-आधारित मिश्रित सामग्री, कई विशेषज्ञों का अनुमान है कि मिश्रित सामग्री स्टील के युग से व्यापक सामग्री अनुप्रयोग के युग में प्रवेश करेगी।

पैन कार्बन फाइबर और फाइबरग्लास मिश्रित सामग्री:

(1) यांत्रिक गुण, धातु की तुलना में कम घनत्व, हल्का वजन;उच्च मापांक, उच्च कठोरता, उच्च शक्ति, उच्च थकान शक्ति, उत्कृष्ट पहनने के प्रतिरोध और चिकनाई;उत्कृष्ट कंपन क्षीणन;

(2) छोटी गर्मी प्रतिरोध, स्थिरता, थर्मल विस्तार गुणांक, अच्छा आयामी स्थिरता, थर्मल चालकता;अक्रिय गैस में उत्कृष्ट ताप प्रतिरोध;

(3) यह विभिन्न प्रकार की प्रवाहकीय सामग्रियों से संबंधित है जिनमें विद्युत चालकता और विद्युत चुम्बकीय तरंग परिरक्षण गुण, और विद्युत चालकता और विद्युत चुम्बकीय तरंग परिरक्षण गुण होते हैं।(4) यह एक्स-रे संप्रेषण में उत्कृष्ट है, और उद्देश्य के अनुसार एक उपयुक्त संरचना तैयार की जा सकती है।

2007 में जापान के मुख्यकार्बन फाइबर आपूर्तिकर्ताटोरे कंपनी लिमिटेड ने कार्बन फाइबर का उपयोग करके अत्याधुनिक सामग्री विकसित करने के लिए निसान मोटर और अन्य कंपनियों के साथ सहयोग किया, जो चेसिस जैसे कार के मुख्य हिस्सों के वजन को काफी कम कर सकता है।नई तकनीक कार के कुल वजन को 10% तक कम कर देती है और ईंधन की खपत में 4% से 5% तक सुधार करती है।इसके अलावा, प्रभाव प्रतिरोध पारंपरिक की तुलना में 1.5 गुना है।निर्माताओं की योजना तीन साल के समय में वाणिज्यिक वाहनों में नई तकनीक लाने की है।नई तकनीक दुनिया भर में ग्रीनहाउस गैसों को कम करने के लिए सख्त ईंधन बिल नियमों की पृष्ठभूमि के खिलाफ स्टील-केंद्रित ऑटोमोटिव कच्चे माल के स्विचओवर में तेजी लाने का वादा करती है।

2.कार्बन फाइबर का अनुप्रयोग

  कार्बन फाइबर 90% से अधिक कार्बन सामग्री वाले फाइबर के लिए एक सामान्य शब्द है, और इसका नाम इसकी उच्च कार्बन सामग्री के लिए रखा गया है।कार्बन फाइबर में मौलिक कार्बन के विभिन्न उत्कृष्ट गुण होते हैं, जैसे छोटे विशिष्ट गुरुत्व, गर्मी प्रतिरोध, थर्मल शॉक प्रतिरोध, रासायनिक प्रतिरोध और चालकता इत्यादि। इसमें फाइबर उलझाव और उत्कृष्ट यांत्रिक गुण होते हैं।विशेष रूप से, इसकी विशिष्ट शक्ति और विशिष्ट लोचदार मापांक उच्च हैं, और यह ऑक्सीजन को अलग करने की स्थिति में 2000 के उच्च तापमान का सामना कर सकता है।यह एक महत्वपूर्ण औद्योगिक फाइबरग्लास कच्चा माल हैऔर मिश्रित सामग्री, एब्लेशन सामग्री और गर्मी इन्सुलेशन सामग्री को मजबूत करने के लिए उपयुक्त है।यह 1960 के दशक की शुरुआत में विकसित एक नई सामग्री है और अब आधुनिक समाज में एक अपरिहार्य नई सामग्री बन गई है।

अवकाश उत्पादों में, पैन कार्बन फाइबर का पहला अनुप्रयोग मछली पकड़ने वाली छड़ी है।वर्तमान में, दुनिया में कार्बन फाइबर मछली पकड़ने वाली छड़ों का वार्षिक उत्पादन लगभग 12 मिलियन है, और उपयोग किए जाने वाले कार्बन फाइबर की मात्रा लगभग 1,200 टन है।गोल्फ क्लबों में कार्बन फाइबर का प्रयोग 1972 में शुरू हुआ। वर्तमान में, फाइबर डी कार्बन का वार्षिक उत्पादनदुनिया में गोल्फ़ क्लबों की संख्या लगभग 40 मिलियन बोतल है, और कार्बन फाइबर की मात्रा 2,000 टन के बराबर है।टेनिस रैकेट का प्रयोग 1974 में शुरू हुआ। अब, दुनिया ने पिछले साल लगभग 4.5 मिलियन कार्बन फाइबर रैकेट का उत्पादन किया, और कार्बन फाइबर के उपयोग के लिए लगभग 500 टन की आवश्यकता होती है।अन्य चीजों के अलावा, कार्बन फाइबर का उपयोग स्की, स्नो बोट, स्की स्टिक, बेसबॉल बैट, रोड गेम्स और समुद्री खेलों में भी व्यापक रूप से किया जाता है।

हल्के वजन, थकान प्रतिरोध, संक्षारण प्रतिरोध और कार्बन फाइबर के अन्य गुणों को पहचानते हुए, इसका एयरोस्पेस उद्योग में व्यापक रूप से उपयोग किया जाता है।अंतरिक्ष उड़ान के क्षेत्र में, उच्च-मापांक कार्बन फाइबर का उपयोग उनके हल्के वजन (कठोरता) और आयामी स्थिरता की तापीय चालकता के कारण कृत्रिम उपग्रहों में किया गया है।हाल के वर्षों में, इनका उपयोग इरिडियम जैसे संचार उपग्रहों में किया गया है।

मोल्डिंग कंपाउंड को मुख्य रूप से थर्मोप्लास्टिक रेजिन के रूप में मिलाया जाता हैग्लास फाइबर कटे हुए धागे, जिसमें मजबूती, विरोधी स्थैतिक और विद्युत चुम्बकीय तरंग परिरक्षण का प्रभाव होता है, और घरेलू उपकरणों, कार्यालय उपकरण, अर्धचालक और संबंधित क्षेत्रों में व्यापक रूप से उपयोग किया जाता है।

3.मेरे देश में कार्बन फाइबर उत्पादों की उत्पादन स्थिति

  मेरे देश में कार्बन फाइबर का उत्पादन और उपयोग अभी भी प्रारंभिक चरण में है।घरेलू कार्बन फाइबर की उत्पादन क्षमता कुल उत्पादन का केवल 0.4% हैउच्च प्रदर्शन कार्बन फाइबर कपड़ादुनिया में, और 90% से अधिक घरेलू खपत आयात पर निर्भर करती है।पैन अग्रदूत की गुणवत्ता हमेशा मेरे देश में कार्बन फाइबर उद्योग के बड़े पैमाने पर उत्पादन को प्रतिबंधित करने वाली बाधा रही है।इसके अलावा, क्योंकि कार्बन फाइबर को लंबे समय से एक रणनीतिक सामग्री के रूप में माना जाता है, विकसित देशों को बाहरी दुनिया के लिए बंद कर दिया गया है।इसलिए, उद्योग विशेषज्ञों का मानना ​​है कि बुनियादी अनुसंधान को मजबूत करना नवाचार की नींव है और घरेलू कार्बन फाइबर उद्योग को विकसित करने का मौलिक तरीका है।

मेरे देश ने 1960 से 1970 के दशक तक लगभग दुनिया के साथ कदम मिलाते हुए कार्बन फाइबर का अध्ययन शुरू किया।30 से अधिक वर्षों की कड़ी मेहनत के बाद, जापान की टोरे कंपनी ने T300 स्तर के करीब कार्बन फाइबर उत्पाद विकसित किए हैं, लेकिन उत्पादन और गुणवत्ता घरेलू मांग को पूरा नहीं कर सकती है, जो विदेशों से बहुत दूर है।अंतर्राष्ट्रीय उन्नत स्तर की तुलना में, घरेलू कार्बन फाइबर की उत्कृष्ट समस्याएं कम कार्बन फाइबर ताकत, खराब एकरूपता और स्थिरता हैं, और विकास स्तर उन्नत देशों की तुलना में लगभग 20 से 30 साल पीछे है, और उत्पादन का पैमाना छोटा है, तकनीकी उपकरण पिछड़ा हुआ है, और उत्पादन क्षमता ख़राब है।

वर्तमान में, दुनिया की फाइबर डी कार्बन प्रीट उत्पादन क्षमता लगभग 35,000 टन है, और चीनी बाजार में वार्षिक मांग लगभग 6,500 टन है।यह एक बड़ा कार्बन फाइबर उपभोक्ता है।हालाँकि, 2007 में चीन का कार्बन फाइबर उत्पादन केवल 200 टन था, और मुख्य रूप से कम प्रदर्शन वाले उत्पाद थे।अधिकांश उद्योग आयात पर निर्भर हैं, और कीमत बहुत महंगी है।उदाहरण के लिए, मानक T300 बाजार में स्वतंत्र बौद्धिक संपदा अधिकारों के साथ तकनीकी सहायता का अभाव है, और घरेलू उद्यमों ने अभी तक पूर्ण कार्बन फाइबर कोर प्रौद्योगिकी में महारत हासिल नहीं की है।मेरे देश में कार्बन फाइबर की गुणवत्ता, तकनीक और उत्पादन का पैमाना विदेशों से बहुत अलग है।उनमें से, उच्च प्रदर्शन कार्बन फाइबर प्रौद्योगिकी पर जापान और पश्चिमी देशों का एकाधिकार है और इसे अवरुद्ध किया गया है।इसलिए, कार्बन फाइबर के स्थानीयकरण को समझने में एक लंबी प्रक्रिया लगती है।बाजार की कमी के कारण, हाल के वर्षों में चीन में "कार्बन फाइबर बुखार" रहा है, और कई वैज्ञानिक अनुसंधान संस्थानों और उद्यमों ने कार्बन फाइबर अनुसंधान और हजार टन औद्योगीकरण परियोजनाएं शुरू की हैं।

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