कार्बन फाइबर कैसे बनाये
कार्बन फाइबर एक उच्च प्रदर्शन वाली सामग्री है जिसका व्यापक रूप से एयरोस्पेस, ऑटोमोबाइल विनिर्माण, खेल उपकरण और अन्य क्षेत्रों में उपयोग किया जाता है। इसकी निर्माण प्रक्रिया जटिल और प्रौद्योगिकी-गहन है, जिसमें कई महत्वपूर्ण चरण शामिल हैं। कार्बन फाइबर निर्माण की विस्तृत प्रक्रिया और संबंधित डेटा निम्नलिखित है।
1. कार्बन फाइबर के विनिर्माण चरण
कार्बन फाइबर का निर्माण मुख्य रूप से निम्नलिखित चरणों में विभाजित है:
| कदम | विवरण | मुख्य पैरामीटर |
|---|---|---|
| 1. कच्चे माल की तैयारी | आमतौर पर पॉलीएक्रिलोनिट्राइल (पैन) या डामर का उपयोग कच्चे माल के रूप में किया जाता है | पैन शुद्धता ≥90% |
| 2. घूमना | कच्चे माल को घोला जाता है और फिर फाइबर बनाने के लिए एक कताई मशीन से गुजारा जाता है। | घूमने की गति: 100-500 मीटर/मिनट |
| 3. पूर्व ऑक्सीकरण | फाइबर को स्थिर करने के लिए 200-300°C पर गर्म करना | समय: 30-120 मिनट |
| 4. कार्बोनाइजेशन | गैर-कार्बन तत्वों को हटाने के लिए उच्च तापमान (1000-2000 डिग्री सेल्सियस) पर संसाधित किया गया | तापमान प्रवणता: 5-10℃/मिनट |
| 5. रेखांकन | कार्बन फाइबर की ताकत में सुधार के लिए 2500-3000℃ पर आगे की प्रक्रिया | समय: 1-5 मिनट |
| 6. भूतल उपचार | रासायनिक या भौतिक विधियों के माध्यम से फाइबर और राल के बीच आसंजन में सुधार करना | उपचार एजेंट एकाग्रता: 1-5% |
| 7. आकार देना | फाइबर क्षति को रोकने के लिए एक सुरक्षात्मक परत लगाएं | आकार दर: 0.5-2% |
2. कार्बन फाइबर विनिर्माण के लिए प्रमुख प्रौद्योगिकियाँ
कार्बन फाइबर विनिर्माण की मुख्य प्रौद्योगिकियों में शामिल हैं:
1.कच्चे माल का चयन: पैन-आधारित कार्बन फाइबर अपने उत्कृष्ट प्रदर्शन और परिपक्व तकनीक के कारण वर्तमान में मुख्यधारा है।
2.तापमान नियंत्रण: पूर्व-ऑक्सीकरण और कार्बोनाइजेशन चरणों में तापमान नियंत्रण सीधे फाइबर के यांत्रिक गुणों को प्रभावित करता है।
3.सतह का उपचार: ऑक्सीकरण या प्लाज्मा उपचार के माध्यम से, फाइबर और मैट्रिक्स के बीच संबंध बल को बढ़ाया जाता है।
3. कार्बन फाइबर का प्रदर्शन डेटा
निम्नलिखित कार्बन फाइबर और पारंपरिक सामग्रियों की प्रदर्शन तुलना है:
| सामग्री | तन्य शक्ति (जीपीए) | लोच का मापांक (जीपीए) | घनत्व (ग्राम/सेमी³) |
|---|---|---|---|
| कार्बन फाइबर | 3.5-7.0 | 230-600 | 1.75-2.00 |
| इस्पात | 0.5-2.0 | 200-210 | 7.85 |
| एल्यूमीनियम मिश्र धातु | 0.3-0.5 | 70-80 | 2.70 |
4. कार्बन फाइबर के अनुप्रयोग क्षेत्र
अपने हल्के वजन और उच्च शक्ति के कारण कार्बन फाइबर का व्यापक रूप से निम्नलिखित क्षेत्रों में उपयोग किया जाता है:
1.एयरोस्पेस: विमान का धड़, उपग्रह घटक, आदि।
2.ऑटोमोबाइल उद्योग: बॉडी और चेसिस जैसे हल्के घटक।
3.खेल उपकरण: गोल्फ क्लब, साइकिल रैक, आदि।
4.ऊर्जा क्षेत्र: पवन टरबाइन ब्लेड, हाइड्रोजन भंडारण टैंक, आदि।
5. कार्बन फाइबर विनिर्माण के भविष्य के विकास के रुझान
जैसे-जैसे प्रौद्योगिकी आगे बढ़ेगी, कार्बन फाइबर विनिर्माण निम्नलिखित रुझान दिखाएगा:
1.लागत में कमी: कार्बन फाइबर की कीमतें कम करने के लिए कम लागत वाले कच्चे माल और प्रक्रियाओं का विकास करना।
2.उच्च प्रदर्शन: नैनोटेक्नोलॉजी और अन्य माध्यमों से फाइबर की ताकत और मापांक में सुधार करना।
3.हरित विनिर्माण: ऊर्जा की खपत और प्रदूषण को कम करें और सतत विकास हासिल करें।
कार्बन फाइबर का निर्माण एक अत्यधिक विशिष्ट प्रक्रिया है जिसमें बहु-विषयक तकनीकों का मिश्रण शामिल है। भविष्य में, तकनीकी प्रगति के साथ, कार्बन फाइबर के अनुप्रयोग दायरे का और विस्तार किया जाएगा।
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