कार्बन फाइबर के सामान्य अनुप्रयोग

स्रोत: pexels 

हमारे दैनिक जीवन में, हमने अक्सर कार्बन फाइबर के बारे में सुना है, जो परिचित भी है और अपरिचित भी. यह एक प्रकार की उच्च प्रदर्शन वाली सामग्री है, जिसका सैन्य और नागरिक उद्योग के विभिन्न क्षेत्रों में व्यापक रूप से उपयोग किया गया है। इसे उच्च तकनीक क्षेत्र में नई औद्योगिक सामग्रियों का विशिष्ट प्रतिनिधि माना जाता है, और पदार्थों का राजा कहा जाता है.

फिर यह पेपर पाठकों के बीच कार्बन फाइबर की विशेषताओं और व्यापक अनुप्रयोग को लोकप्रिय बनाएगा.

कार्बन फाइबर क्या है?

स्रोत: Baidu

कार्बन फाइबर एक प्रकार का माइक्रोक्रिस्टलाइन ग्रेफाइट पदार्थ है, जो कार्बोनाइजेशन और ग्रेफाइटाइजेशन द्वारा कार्बनिक फाइबर से बना है. कार्बन फाइबर की सूक्ष्म संरचना कृत्रिम ग्रेफाइट के समान है, जो एक यादृच्छिक-परत ग्रेफाइट संरचना है. कार्बन फाइबर से तात्पर्य अकार्बनिक पॉलिमर फाइबर से है जिसमें कार्बन की मात्रा अधिक होती है 90%. इसमें हल्के वजन की खूबियां हैं, अधिक शक्ति, उच्च तापमान प्रतिरोध, थकान प्रतिरोध, संक्षारण प्रतिरोध, गर्मी चालन, और चालकता, और यह उत्कृष्ट यांत्रिक गुणों वाली एक नई सामग्री है.

कार्बन फाइबर के गुण

स्रोत: माइक्रोसॉफ्ट बिंग

कार्बन फाइबर सामग्री का उपयोग करना, सबसे पहले कार्बन फाइबर की विशेषताओं को जानना जरूरी है, ताकि इस नई सामग्री को उत्पादन अभ्यास में बेहतर ढंग से लागू किया जा सके. कार्बन फाइबर की मुख्य विशेषताएं इस प्रकार हैं:

अत्यधिक ताकत

कार्बन फाइबर की तन्य शक्ति 3000~4000MPa तक पहुंच सकती है, जो कि इससे भी अधिक है 4 स्टील से कई गुना बड़ा और 6 या 7 एल्यूमीनियम से कई गुना अधिक.

उच्च लोचदार मापांक

इसका इलास्टिक मापांक 230GPa से ऊपर है.

हल्का फिर भी मजबूत

कम घनत्व और उच्च विशिष्ट शक्ति. कार्बन फाइबर का द्रव्यमान है 1/4 स्टील का और 1/2 एल्यूमीनियम मिश्र धातु का; विशिष्ट शक्ति है 16 स्टील की तुलना में कई गुना अधिक और 12 एल्यूमीनियम मिश्र धातु से कई गुना अधिक.

उत्कृष्ट गर्मी/ठंड प्रतिरोध

यह अत्यधिक उच्च तापमान का सामना कर सकता है. कार्बन फाइबर का उपयोग 2000℃ पर किया जा सकता है, और 3000℃ के उच्च तापमान पर पिघलेगा या नरम नहीं होगा.

कम तापमान प्रतिरोध में अच्छा है. -180℃ पर, स्टील कांच की तुलना में अधिक भंगुर हो जाएगा, जबकि कार्बन फाइबर अभी भी बहुत नरम है.

रासायनिक प्रतिरोध

एसिड प्रतिरोध में अच्छा, तेल प्रतिरोध, और संक्षारण प्रतिरोध. यह सांद्र हाइड्रोक्लोरिक एसिड के हमले का विरोध कर सकता है, फॉस्फोरिक एसिड, सल्फ्यूरिक एसिड, बेंजीन, एसीटोन, और अन्य मीडिया. यदि कार्बन फाइबर रखा गया है 50% हाइड्रोक्लोरिक एसिड और इसका लोचदार मापांक, ताकत, और व्यास मूलतः अपरिवर्तित रहता है.

स्रोत: Baidu

स्पष्ट डेटा लाभ के माध्यम से, यह देखा जा सकता है कि कार्बन फाइबर टाइटेनियम से बेहतर है, इस्पात, एल्यूमीनियम और अन्य धातु सामग्री. इसलिए, बस कुछ ही वर्षों में, कार्बन फाइबर को विनिर्माण उत्पादों के लिए एक विदेशी और महंगी सामग्री माना जाता है. इसकी कई अद्भुत विशेषताएं इसे विभिन्न अनुप्रयोगों के लिए एक आदर्श विकल्प बनाती हैं. अब, यह हमारे दैनिक जीवन के कई पहलुओं में पाया जा सकता है. इसके कई अनुप्रयोगों में से कुछ पर नीचे चर्चा की जाएगी.

सामान्य अनुप्रयोग

आटोमोटिव्स

स्रोत: पिक्साबे

वर्तमान में, कार एक्सेसरीज़ में उपयोग की जाने वाली सामग्री मुख्य रूप से उच्च शक्ति वाले स्टील हैं, एल्यूमीनियम मिश्र धातु, मैग्निशियम मिश्रधातु, टाइटेनियम मिश्र धातु, ग्लास फाइबर कम्पोजिट, कार्बन फाइबर मिश्रित, वगैरह. कार्बन फाइबर भाग हल्के वजन में बड़े फायदे हैं, सुरक्षा, आराम, विश्वसनीयता, और कार विकास के स्तर में सुधार.

1. बाद कार्बन फाइबर कार इंटीरियर ऑटोमोबाइल पर लागू किया जाता है, ऑटोमोबाइल विनिर्माण के लिए सबसे स्पष्ट लाभ ऑटोमोबाइल का हल्का होना है, और सबसे सीधा प्रभाव ऊर्जा बचत में सुधार है, त्वरण, और ब्रेकिंग प्रदर्शन. दूसरे शब्दों में, ऑटोमोबाइल हल्के हो जाते हैं, और तेज, और अधिक ईंधन-कुशल.
2. The कार्बन फाइबर कार बाहरी इसमें उत्कृष्ट ऊर्जा अवशोषण दर है. टक्कर ऊर्जा अवशोषण क्षमता स्टील की छह से सात गुना और एल्यूमीनियम की तीन से चार गुना है, जो कार की सुरक्षा को और भी सुनिश्चित करता है.
3. कार्बन फाइबर एक्सेसरीज़ में थकान की शक्ति अधिक होती है. स्टील और एल्यूमीनियम की थकान शक्ति है 30% को 50% तन्य शक्ति का, जबकि कार्बन फाइबर सहायक उपकरण पहुंच सकते हैं 70% को 80%. इसलिए, ऑटोमोबाइल में कार्बन फाइबर कंपोजिट के अनुप्रयोग ने सामग्रियों की थकान विश्वसनीयता में काफी सुधार किया है.

वर्तमान में, ऑटोमोटिव ऑटोमोबाइल में कार्बन फाइबर सहायक उपकरण के सबसे व्यापक रूप से उपयोग किए जाने वाले हिस्से हैं, जैसे हुड, फ़्रेम, छत के फ्रेम और स्टिफ़नर, खंभे, दरवाजे, विफल, और अन्य घटक.

खेल सामग्री

स्रोत: पिक्साबे

एक अर्थ में, आधुनिक प्रतिस्पर्धी खेल एक ऐसा खेल है जो मानव शारीरिक क्षमता की सीमाओं को चुनौती देता है. कार्बन फाइबर सहायक उपकरण की विशिष्ट ताकत जितनी अधिक होगी, घटकों का स्व-वजन उतना ही कम होगा. इसलिए, कार्बन फाइबर एक्सेसरीज़ की विशेषताओं का पूरा उपयोग करने से कई खेल उपकरणों के प्रदर्शन में सुधार हो सकता है.

1. बाँस कूद.

वर्तमान में, नवीनतम कार्बन फाइबर पोल यह सुनिश्चित कर सकता है कि पोल बिना टूटे या मुड़े लचीला और मजबूत है. यह ध्रुव के साथ एथलीट के तेज़ दृष्टिकोण की गतिज ऊर्जा को ध्रुव की लोचदार विरूपण ऊर्जा में परिवर्तित कर सकता है. जब खंभा अधिकतम चाप तक झुक जाता है, यह लोचदार विरूपण ऊर्जा फिर से जारी होगी और एथलीट की संभावित ऊर्जा में परिवर्तित हो जाएगी, एथलीट को हवा में कूदने और पोल के ऊपर से उड़ने में मदद करना.

2. गोल्फ़.

गोल्फ़ क्लब एक पकड़ से बना है, एक क्लब निकाय और एक क्लब प्रमुख. कार्बन फाइबर मिश्रित सामग्री से बने गोल्फ क्लब का वजन लगभग 10% ~ 40% तक कम किया जा सकता है. जब गोल्फ क्लब का कुल वजन तय हो जाता है, स्विंग गति में सुधार के लिए सिर का हल्का वजन सुविधाजनक है, और गेंद अधिक प्रारंभिक गति प्राप्त कर सकती है. इसके अलावा, कार्बन फाइबर कंपोजिट में उच्च अवमंदन विशेषताएँ होती हैं, जो हिट करने के समय को बढ़ा सकता है और गेंद को दूर तक मार सकता है.

स्रोत: pexels 

3. टेनिस रैकेट

टेनिस रैकेट के विकास की प्रवृत्ति बड़े पैमाने पर और हल्के वजन वाली है. वर्तमान में, दुनिया में अधिकांश उच्च और मध्यम टेनिस रैकेट कार्बन फाइबर कंपोजिट से बने होते हैं. बड़े टेनिस रैकेट को हल्के वजन के साथ कार्बन फाइबर मिश्रित सामग्री से बनाया जाना चाहिए, उच्च विशिष्ट शक्ति, और बड़े विशिष्ट मापांक. यह लकड़ी के रैकेट फ्रेम की तुलना में मजबूत तार तनाव का सामना कर सकता है ताकि यह सुनिश्चित हो सके कि टकराने पर यह विकृत नहीं होगा.

उपरोक्त के अतिरिक्त कई खेल उपकरण भी, कई अन्य खेल उपकरण हैं जो उत्पादन घटक के रूप में कार्बन फाइबर का उपयोग करते हैं. एक शब्द में, कार्बन ब्रेज़िंग आयाम का उपयोग केवल खेल उद्योग में अधिक से अधिक व्यापक रूप से किया जाएगा.

सैन्य उपकरण

1960 के दशक के मध्य में, गश्ती गनबोट के डेक रूम में कार्बन फाइबर सहायक उपकरण का उपयोग शुरू हुआ. 1970 के दशक की शुरुआत में, खदान शिकार नाव की अधिरचना में भी कार्बन फाइबर कंपोजिट का उपयोग शुरू हुआ. वर्तमान में, कार्बन फाइबर के सैन्य अनुप्रयोग इस प्रकार हैं：

स्रोत: Baidu

सैन्य विमान

अंतरिक्ष उद्योग का विकास बहुत मुश्किल है. उदाहरण के लिए, यदि ठोस रॉकेट मोटर का द्रव्यमान 1 किलोग्राम कम हो जाता है, रेंज को 16 किमी तक बढ़ाया जा सकता है. इसलिए, कार्बन फाइबर कंपोजिट का व्यापक रूप से विमान के इंजन हाउसिंग में उपयोग किया जाता है. भविष्य में, कार्बन फाइबर लघुकरण के साथ उन्नत रणनीतिक हथियारों और उपकरणों के विकास के लिए एक महत्वपूर्ण आधार है, उच्च गतिशीलता, उच्चा परिशुद्धि, और उच्च प्रवेश क्षमता.

सैन्य बक्सा

कार्बन फाइबर सैन्य बॉक्स प्रशिक्षण उपकरणों के भंडारण के लिए लागू है, उपकरण, और उपकरण, छोटे उपकरण, आपातकालीन आपूर्ति, बाहरी परिचालन, वगैरह. इसकी सतह पर त्वचा के रूप में कार्बन फाइबर बोर्ड का उपयोग किया जाता है, जो संरचना में स्थिर और टिकाऊ है और यह सुनिश्चित कर सकता है कि बॉक्स में अच्छी सीलिंग है, उच्च क्रूरता, उच्च लचीलापन, और संपीड़न विरूपण का विरोध करने की क्षमता. यह विभिन्न कठोर वातावरणों के लिए उपयुक्त है, जैसे रेगिस्तान, मार्गदर्शन, और विमानन, पठार, वगैरह.

ऐसा माना जाता है कि विज्ञान और प्रौद्योगिकी के विकास और प्रगति के साथ, सैन्य क्षेत्र में कार्बन फाइबर कंपोजिट का अधिक व्यापक रूप से उपयोग किया जाएगा.

3डी मुद्रण

स्रोत: Baidu

3डी प्रिंटिंग तकनीक में नवीनतम विकास कंपनियों को सक्षम बनाता है मुद्रण के लिए कार्बन फाइबर का उपयोग करें, हालाँकि प्रयुक्त चिपकने वाली सामग्री मानक कार्बन फाइबर प्रक्रिया से भिन्न है. वर्तमान में हैं दो कार्बन फाइबर मुद्रण विधियाँ:

1. कटे हुए कार्बन फाइबर मूल रूप से मानक थर्मोप्लास्टिक्स के सुदृढीकरण हैं. यह कंपनियों को आम तौर पर कमजोर सामग्रियों को उच्च शक्ति पर मुद्रित करने की अनुमति देता है. कटे हुए रेशे मॉडल की ताकत और कठोरता को बढ़ाते हैं, और आयामी स्थिरता में सुधार करें, सतह खत्म, और सटीकता. तथापि, कुछ कटे हुए फाइबर-प्रबलित फिलामेंट्स फाइबर के साथ सामग्री की सुपरसैचुरेशन को समायोजित करके ताकत पर जोर देते हैं. इससे वर्कपीस की समग्र गुणवत्ता पर नकारात्मक प्रभाव पड़ेगा, इस प्रकार सतह की गुणवत्ता और भाग की सटीकता कम हो जाती है, तो यह एक और मुद्रण तकनीक को जन्म देगा.
2. सतत कार्बन फाइबर एक किफायती और प्रभावी समाधान है, जो पारंपरिक धातु भागों को 3डी मुद्रित मिश्रित भागों से बदल सकता है क्योंकि यह वजन के केवल एक छोटे से हिस्से के साथ समान ताकत हासिल कर सकता है. यह न केवल ताकत बढ़ाता है बल्कि उपयोगकर्ताओं को उच्च स्थायित्व की आवश्यकता वाले क्षेत्रों में चयनात्मक सुदृढीकरण भी प्रदान करता है.

तेल & गैस उद्योग

स्रोत: वीर

तेल एवं गैस को कहा जाता है “उद्योग का खून”, जिससे हम उद्योग के लिए तेल और गैस के महत्व को देख सकते हैं, जो तेल और गैस का उच्च मूल्य भी निर्धारित करता है. भूमि पर तेल या गैस के दोहन की सुविधाएं मुख्य सामग्री के रूप में स्टील का उपयोग करती हैं, लेकिन अपतटीय तेल क्षेत्रों के दोहन का माहौल ज़मीन पर मौजूद माहौल से बहुत अलग है. उन्नत समग्र सामग्री, मुख्य रूप से कार्बन फाइबर कंपोजिट, कठोर समुद्री वातावरण के लिए अनुकूल हो सकता है.

1. उत्पादन कुआं पाइप समुद्र तल से ड्रिलिंग प्लेटफ़ॉर्म डेक तक फैला हुआ एक घटक है, और अधिकांश पाइप हैं 10.5 व्यास में. जब राइजिंग पाइप कार्बन फाइबर और ग्लास फाइबर हाइब्रिड मिश्रित सामग्री से बना होता है, स्टेनलेस स्टील पाइप की तुलना में, प्रति मीटर प्रभावी वजन 45 किलोग्राम हल्का है, और 1200m का वजन 54t तक कम किया जा सकता है, उत्प्लावन निकाय की लागत को बहुत कम करना.
2. स्टील की रस्सी की कीमत बहुत ज्यादा हो गई है, और इसे कॉम्पटेथर्स द्वारा प्रतिस्थापित करने की आवश्यकता है, एक कार्बन फाइबर मिश्रित रस्सी. एक ही समय पर, कॉम्पटेथर्स नरम होता है और इसे 4.4 मीटर व्यास वाले शाफ्ट पर कुंडलित किया जा सकता है. इसे स्टोर करना बहुत सुविधाजनक है, परिवहन एवं उपयोग, जिससे परियोजना लागत कम हो सकती है.
3. कार्बन फाइबर का उपयोग छोटे-व्यास वाले खोखले क्षेत्रों को मजबूत करने के लिए उछाल मॉड्यूल के निर्माण के लिए किया जा सकता है. 5000~10000f गहरे समुद्र के नीचे तेल और पेट्रोलियम गैस का दोहन करने के लिए, ऐसे उछाल वाले घटकों और आवरणों की मांग बढ़ रही है, और बड़ी मात्रा में कार्बन फाइबर की आवश्यकता होती है.

सारांश में, ड्रिलिंग पाइपों में कार्बन फाइबर कंपोजिट का उपयोग किया गया है, रस्सियों, और उछाल घटक. अपतटीय तेल क्षेत्रों को गहरे समुद्र के तेल क्षेत्रों में स्थानांतरित करने और खोलने के साथ, खपत दिन-ब-दिन बढ़ती जा रही है. ज़ाहिर तौर से, गहरे समुद्र में तेल क्षेत्रों का विकास कार्बन फाइबर अनुप्रयोगों के लिए सबसे बड़े संभावित बाजारों में से एक होगा.

कुंजी ले जाएं

स्रोत: वीर

अब तक, आपको कार्बन फाइबर की सुपर क्षमताओं और इसके अनुप्रयोग की एक निश्चित समझ होनी चाहिए. हालाँकि इसका उपयोग दशकों से किया जा रहा है, कार्बन फाइबर को अभी भी सबसे अत्याधुनिक सामग्री माना जाता है, इसलिए यदि आप कार्बन फाइबर को अपने उत्पाद के घटकों में से एक मान रहे हैं, मुझे आशा है कि यह लेख आपको कुछ प्रेरणा दे सकता है.