कार्बन फाइबर के बारे में सब कुछ

कार्बन फाइबर के बारे में सब कुछ जानना हर आधुनिक व्यक्ति के लिए बहुत जरूरी है। रूस में कार्बन उत्पादन की तकनीक, कार्बन फैब्रिक के घनत्व और अन्य विशेषताओं को समझना, इसके आवेदन के दायरे को समझना और सही चुनाव करना आसान होगा। इसके अलावा, आपको इस उत्पाद के विदेशी निर्माताओं और विभिन्न अनुप्रयोगों के बारे में कार्बन फाइबर के साथ पोटीन और अंडरफ्लोर हीटिंग के बारे में सब कुछ पता लगाना चाहिए।

कार्बन फाइबर और कार्बन के नाम, और कई स्रोतों में भी कार्बन फाइबर बहुत आम हैं। लेकिन इन सामग्रियों की वास्तविक विशेषताओं और कई लोगों के लिए उनके उपयोग की संभावनाओं का विचार काफी अलग है। तकनीकी दृष्टि से, इस सामग्री को कम से कम 5 के क्रॉस सेक्शन वाले धागे से इकट्ठा किया जाता है और 15 माइक्रोन से अधिक नहीं. लगभग पूरी संरचना का हिसाब कार्बन परमाणुओं द्वारा होता है - इसलिए नाम। ये परमाणु स्वयं स्पष्ट क्रिस्टल में समूहित होते हैं जो समानांतर रेखाएँ बनाते हैं।

यह डिज़ाइन तन्यता बल के लिए बहुत अधिक प्रतिरोध प्रदान करता है। कार्बन फाइबर पूरी तरह से नया आविष्कार नहीं है। एडिसन ने समान सामग्री के पहले नमूने प्राप्त किए और उनका उपयोग किया।बाद में, 20वीं शताब्दी के मध्य में, कार्बन फाइबर ने एक पुनर्जागरण का अनुभव किया - और तब से इसका उपयोग लगातार बढ़ रहा है।

कार्बन फाइबर की सबसे महत्वपूर्ण विशेषता इसकी है असाधारण गर्मी प्रतिरोध. यदि पदार्थ को 1600 - 2000 डिग्री तक गर्म किया जाता है, तो भी वातावरण में ऑक्सीजन की अनुपस्थिति में इसके पैरामीटर नहीं बदलेंगे। इस सामग्री का घनत्व, सामान्य के साथ, रैखिक भी हो सकता है (तथाकथित टेक्सस में मापा जाता है)। 600 टेक्स के रैखिक घनत्व के साथ, कपड़े के 1 किमी का द्रव्यमान 600 ग्राम होगा। कई मामलों में, सामग्री की लोच का मापांक, या, जैसा कि वे कहते हैं, यंग का मापांक, कई मामलों में महत्वपूर्ण है।

उच्च शक्ति वाले फाइबर के लिए, यह संकेतक 200 से 250 GPa तक होता है। पैन से बने उच्च मापांक कार्बन फाइबर में लगभग 400 GPa का लोचदार मापांक होता है। लिक्विड क्रिस्टल समाधानों के लिए, यह पैरामीटर 400 से 700 GPa तक भिन्न हो सकता है। लोचदार मापांक की गणना व्यक्तिगत ग्रेफाइट क्रिस्टल को खींचते समय इसके मूल्य के मूल्यांकन के आधार पर की जाती है। एक्स-रे विवर्तन विश्लेषण का उपयोग करके परमाणु विमानों का अभिविन्यास स्थापित किया जाता है।

डिफ़ॉल्ट सतह तनाव 0.86 N/m है। धातु-मिश्रित फाइबर प्राप्त करने के लिए सामग्री को संसाधित करते समय, यह सूचक 1.0 N/m तक बढ़ जाता है। केशिका वृद्धि की विधि द्वारा मापन उपयुक्त पैरामीटर निर्धारित करने में मदद करता है। पेट्रोलियम पिचों पर आधारित रेशों का गलनांक 200 डिग्री होता है। कताई लगभग 250 डिग्री पर होती है; अन्य प्रकार के तंतुओं का गलनांक सीधे उनकी संरचना पर निर्भर करता है।

कार्बन जाले की अधिकतम चौड़ाई तकनीकी आवश्यकताओं और बारीकियों पर निर्भर करती है। कई निर्माताओं के लिए, यह 100 या 125 सेमी है। अक्षीय शक्ति के लिए, यह इसके बराबर होगा:

• 3000 से 3500 एमपीए तक के पैन पर आधारित उच्च शक्ति वाले उत्पादों के लिए;
• फाइबर के लिए महत्वपूर्ण बढ़ाव के साथ सख्ती से 4500 एमपीए;
• 2000 से 4500 एमपीए तक उच्च-मापांक सामग्री के लिए।

जाली के परमाणु तल की ओर एक तन्यता बल के तहत एक क्रिस्टल की स्थिरता की सैद्धांतिक गणना 180 GPa का अनुमानित मान देती है। अपेक्षित व्यावहारिक सीमा 100 GPa है। हालांकि, प्रयोगों ने अभी तक 20 GPa से ऊपर के स्तरों की उपस्थिति की पुष्टि नहीं की है। कार्बन फाइबर की वास्तविक ताकत इसके यांत्रिक दोषों और निर्माण प्रक्रिया की बारीकियों से सीमित है। व्यावहारिक अध्ययन में स्थापित 1/10 मिमी लंबे खंड की तन्यता ताकत 9 से 10 GPa तक होगी।

T30 कार्बन फाइबर विशेष ध्यान देने योग्य है। इस सामग्री का उपयोग मुख्य रूप से छड़ के निर्माण में किया जाता है। यह समाधान हल्का और उत्कृष्ट संतुलन है। T30 सूचकांक 30 टन के लोचदार मापांक को दर्शाता है।

कार्बन फाइबर विभिन्न प्रकार के बहुलक प्रकारों से प्राप्त किया जा सकता है। प्रसंस्करण मोड ऐसी सामग्रियों की दो मुख्य किस्मों को परिभाषित करता है - कार्बोनेटेड और ग्राफ़िटाइज़्ड प्रकार। पैन से प्राप्त फाइबर और विभिन्न प्रकार की पिच से प्राप्त फाइबर के बीच एक महत्वपूर्ण अंतर मौजूद है। उच्च-शक्ति और उच्च-मापांक दोनों श्रेणियों के गुणवत्ता वाले कार्बन फाइबर में कठोरता के भिन्न स्तर और लोच के मापांक हो सकते हैं। उन्हें विभिन्न ब्रांडों के लिए विशेषता देने का रिवाज है।

रेशों को धागे या बंडल के रूप में बनाया जाता है।वे 1000 से 10000 निरंतर प्राथमिक तंतुओं से बनते हैं। इन तंतुओं से कपड़े भी विकसित किए जा सकते हैं, जैसे बंडल (इस मामले में, प्राथमिक तंतुओं की संख्या और भी अधिक है)। कच्चे माल में न केवल सरल, बल्कि लिक्विड क्रिस्टल पिचों के साथ-साथ पॉलीएक्रिलोनिट्राइल के फाइबर भी होते हैं। उत्पादन प्रक्रिया में पहले मूल रेशों का उत्पादन शामिल होता है, और फिर उन्हें 200 - 300 डिग्री पर हवा में गर्म किया जाता है।

पैन के मामले में इस प्रक्रिया को प्री-ट्रीटमेंट या फायर रिटार्डेशन कहा जाता है। इस तरह की प्रक्रिया के बाद पेक को इनफ्यूसिबिलिटी जैसी महत्वपूर्ण संपत्ति प्राप्त होती है। आंशिक रूप से तंतुओं का ऑक्सीकरण होता है। आगे हीटिंग का तरीका यह निर्धारित करता है कि वे कार्बोनेटेड या ग्रेफाइटाइज्ड समूह से संबंधित होंगे या नहीं। काम के पूरा होने का मतलब है कि सतह को आवश्यक गुण देना, जिसके बाद इसे तैयार या तैयार किया जाता है।

वायु वातावरण में ऑक्सीकरण से न केवल ऑक्सीकरण के परिणामस्वरूप अग्नि प्रतिरोध बढ़ता है। न केवल आंशिक डीहाइड्रोजनीकरण, बल्कि इंटरमॉलिक्युलर क्रॉसलिंकिंग और अन्य प्रक्रियाएं भी योगदान करती हैं। इसके अतिरिक्त, कार्बन परमाणुओं के पिघलने और वाष्पन के लिए सामग्री की संवेदनशीलता कम हो जाती है। कार्बोनाइजेशन (उच्च तापमान चरण में) गैसीकरण और सभी विदेशी परमाणुओं को हटाने के साथ होता है।

उनका बाद का कार्बोनाइजेशन नाइट्रोजन के वातावरण में 1000 - 1500 डिग्री पर किया जाता है। कई प्रौद्योगिकीविदों के अनुसार, हीटिंग का इष्टतम स्तर 1200 - 1400 डिग्री है। उच्च मापांक फाइबर को लगभग 2500 डिग्री तक गर्म करना होगा। प्रारंभिक चरण में, पैन एक सीढ़ी सूक्ष्म संरचना प्राप्त करता है।एक पॉलीसाइक्लिक सुगंधित पदार्थ की उपस्थिति के साथ, इंट्रामोल्युलर स्तर पर संक्षेपण इसकी घटना के लिए "जिम्मेदार" है।

जितना अधिक तापमान बढ़ेगा, चक्रीय प्रकार की संरचना उतनी ही बड़ी होगी। प्रौद्योगिकी के अनुसार गर्मी उपचार के अंत के बाद, अणुओं या सुगंधित टुकड़ों की नियुक्ति ऐसी है कि मुख्य अक्ष फाइबर अक्ष के समानांतर होंगे। तनाव अभिविन्यास की डिग्री में गिरावट से बचाता है। गर्मी उपचार के दौरान पैन अपघटन की विशेषताएं ग्राफ्टेड मोनोमर्स की एकाग्रता से निर्धारित होती हैं। प्रत्येक प्रकार के ऐसे फाइबर प्रारंभिक प्रसंस्करण शर्तों को निर्धारित करते हैं।

लिक्विड क्रिस्टल पेट्रोलियम पिच को 350 से 400 डिग्री के तापमान पर लंबे समय तक रखने की जरूरत होती है। इस तरह के शासन से पॉलीसाइक्लिक अणुओं का संघनन होगा। उनका द्रव्यमान बढ़ता है, और धीरे-धीरे चिपक जाता है (गोलाकार के गठन के साथ)। यदि हीटिंग बंद नहीं किया जाता है, तो गोलाकार बढ़ते हैं, आणविक भार बढ़ता है, और परिणाम एक अविभाज्य तरल क्रिस्टल चरण का गठन होता है। क्रिस्टल कभी-कभी क्विनोलिन में घुलनशील होते हैं, लेकिन आमतौर पर वे इसमें और पाइरीडीन दोनों में नहीं घुलते हैं (यह तकनीक की बारीकियों पर निर्भर करता है)।

लिक्विड क्रिस्टल पिच से 55 - 65% लिक्विड क्रिस्टल के साथ प्राप्त फाइबर प्लास्टिक रूप से प्रवाहित होते हैं। कताई 350 - 400 डिग्री पर की जाती है। एक उच्च उन्मुख संरचना 200 - 350 डिग्री पर एक वायु वातावरण में प्रारंभिक हीटिंग और बाद में एक निष्क्रिय वातावरण के संपर्क में आती है। थॉर्नेल पी -55 फाइबर को 2000 डिग्री तक गर्म करना पड़ता है, लोचदार मापांक जितना अधिक होगा, तापमान उतना ही अधिक होना चाहिए।

हाल ही में, वैज्ञानिक और इंजीनियरिंग कार्य हाइड्रोजनीकरण तकनीक पर अधिक से अधिक ध्यान दे रहे हैं।फाइबर का प्रारंभिक उत्पादन अक्सर कोल टार पिच और नेफ़थलीन राल के मिश्रण को हाइड्रोजनीकृत करके किया जाता है। इस मामले में, टेट्राहाइड्रोक्विनोलिन मौजूद होना चाहिए। प्रसंस्करण तापमान 380 - 500 डिग्री है। निस्पंदन और सेंट्रीफ्यूजेशन द्वारा ठोस अशुद्धियों को हटाया जा सकता है; उसके बाद, ऊंचे तापमान पर पिचों को मोटा किया जाता है। कार्बन के उत्पादन के लिए (तकनीक के आधार पर) विभिन्न प्रकार के उपकरणों का उपयोग करना पड़ता है:

• वैक्यूम वितरित करने वाली परतें;
• पंप;
• सीलिंग हार्नेस;
• डेस्कटॉप;
• जाल;
• प्रवाहकीय जाल;
• वैक्यूम फिल्में;
• प्रीप्रेग;
• आटोक्लेव।

वैश्विक बाजार में अग्रणी कार्बन फाइबर निर्माता हैं:

• थॉर्नेल, फोर्टाफिल और सेलियन (संयुक्त राज्य);
• "ग्राफिल" और "मोडमोर" (इंग्लैंड);
• "कुरेहा-लोन" और "टोरिका" (जापान);
• साइटेक इंडस्ट्रीज;
• हेक्ससेल;
• एसजीएल समूह;
• टोरे इंडस्ट्रीज;
• ज़ोलटेक;
• मित्सुबिशी रेयान।

आज तक, रूस में कार्बन का उत्पादन होता है:

• कार्बन और समग्र सामग्री का चेल्याबिंस्क संयंत्र;
• "बालाकोवो कार्बन उत्पादन";
• एनपीके "खिमप्रोमइंजीनियरिंग";
• सेराटोव उद्यम "एसएनवी"।

कार्बन फाइबर का उपयोग समग्र सुदृढीकरण बनाने के लिए किया जाता है। इसे प्राप्त करने के लिए इसका उपयोग करना भी आम है:

• द्विदिश कपड़े;
• डिजाइनर कपड़े;
• द्विअक्षीय और चतुष्कोणीय ऊतक;
• बगैर बुना हुआ कपड़ा;
• यूनिडायरेक्शनल टेप;
• प्रीप्रेग;
• बाहरी सुदृढीकरण;
• फाइबर;
• दोहन।

एक गंभीर नवाचार अब है अवरक्त गर्म मंजिल इस मामले में, सामग्री का उपयोग पारंपरिक धातु के तार के प्रतिस्थापन के रूप में किया जाता है। यह 3 गुना अधिक गर्मी उत्पन्न कर सकता है, इसके अलावा, बिजली की खपत लगभग 50% कम हो जाती है।जटिल प्रौद्योगिकी मॉडलिंग के प्रशंसक अक्सर घुमावदार द्वारा प्राप्त कार्बन पाइप का उपयोग करते हैं। इन उत्पादों की कारों और अन्य उपकरणों के निर्माताओं द्वारा भी मांग है। कार्बन फाइबर अक्सर उपयोग किया जाता है, उदाहरण के लिए, हैंडब्रेक के लिए। इसके अलावा इस सामग्री के आधार पर प्राप्त करें:

• विमान मॉडल के लिए भागों;
• पूरे हुड;
• साइकिल;
• कारों और मोटरसाइकिलों की ट्यूनिंग के लिए पुर्जे।

कार्बन फाइबर पैनल एल्यूमीनियम की तुलना में 18% सख्त और संरचनात्मक स्टील से 14% बड़े होते हैं. इस सामग्री के आधार पर आस्तीन विभिन्न प्रोफाइल के विभिन्न क्रॉस-सेक्शन, सर्पिल उत्पादों के पाइप और ट्यूब प्राप्त करने के लिए आवश्यक हैं। उनका उपयोग क्लबों के निर्माण और मरम्मत के लिए भी किया जाता है। इसका उपयोग भी ध्यान देने योग्य है स्मार्टफोन और अन्य गैजेट्स के लिए विशेष रूप से टिकाऊ मामलों के उत्पादन में। ऐसे उत्पादों में आमतौर पर एक प्रीमियम चरित्र होता है और सजावटी गुणों में वृद्धि होती है।

बिखरे हुए ग्रेफाइट प्रकार के पाउडर के लिए, इसकी आवश्यकता है:

• विद्युत प्रवाहकीय कोटिंग्स प्राप्त होने पर;
• विभिन्न प्रकार के गोंद की रिहाई पर;
• मोल्ड और कुछ अन्य भागों को मजबूत करते समय।

कार्बन फाइबर पुट्टी कई मायनों में पारंपरिक पोटीन से बेहतर है। इस तरह के संयोजन को कई विशेषज्ञों द्वारा प्लास्टिसिटी, यांत्रिक शक्ति के लिए महत्व दिया जाता है। रचना गहरे दोषों को ढकने के लिए उपयुक्त है। कार्बन की छड़ें या छड़ें मजबूत, हल्की और लंबे समय तक चलने वाली होती हैं। ऐसी सामग्री की आवश्यकता है:

• विमानन;
• रॉकेट उद्योग;
• खेल उपकरण का उत्पादन।

कार्बोक्जिलिक एसिड, कीटोन और एल्डिहाइड के लवणों के पाइरोलिसिस द्वारा प्राप्त किया जा सकता है। कार्बन फाइबर के उत्कृष्ट थर्मल गुण इसे हीटर और इलेक्ट्रिक हीटिंग पैड में उपयोग करने की अनुमति देते हैं। ये हीटर:

• किफायती;
• भरोसेमंद;
• प्रभावशाली दक्षता में भिन्न;
• खतरनाक विकिरण न फैलाएं;
• अपेक्षाकृत कॉम्पैक्ट;
• पूरी तरह से स्वचालित;
• बिना किसी समस्या के संचालित;
• बाहरी शोर न फैलाएं।

कार्बन-कार्बन कंपोजिट का उपयोग किसके उत्पादन में किया जाता है:

• क्रूसिबल के लिए खड़ा है;
• वैक्यूम पिघलने वाली भट्टियों के लिए शंक्वाकार भाग;
• उनके लिए ट्यूबलर भागों।

आवेदन के अतिरिक्त क्षेत्रों में शामिल हैं:

• घर का बना चाकू;
• इंजनों पर ईख वाल्व के लिए उपयोग;
• निर्माण में उपयोग।

आधुनिक बिल्डरों ने न केवल बाहरी सुदृढीकरण के लिए इस सामग्री का लंबे समय से उपयोग किया है। पत्थर के घरों और तालों को मजबूत करने के लिए भी इसकी आवश्यकता होती है। प्रबलित परत चिपकाने से पुलों में समर्थन और बीम की गुणवत्ता बहाल हो जाती है। इसका उपयोग सेप्टिक टैंक बनाने और प्राकृतिक, कृत्रिम जलाशयों को फ्रेम करने के लिए भी किया जाता है, जब कैसॉन और साइलो पिट के साथ काम करते हैं।

अगले वीडियो में आपको कार्बन फाइबर के उत्पादन के बारे में अधिक जानकारी मिलेगी।