വാർത്തകൾ

കാർബൺ ഫൈബർസത്യസന്ധമായി പ്രശസ്തി നേടിയിട്ടുണ്ട്. ബോയിംഗ് 787 ഭാരം അനുസരിച്ച് ഏകദേശം 50% സംയുക്തമാണ്. 1980 കളുടെ തുടക്കം മുതൽ ഫോർമുല 1 മോണോകോക്കുകൾ ഇതിൽ നിന്നാണ് നിർമ്മിച്ചിരിക്കുന്നത്. കൃത്രിമ അവയവങ്ങൾ, ഉപഗ്രഹ ഘടനകൾ, കാറ്റാടി യന്ത്ര ബ്ലേഡുകൾ, ഉയർന്ന നിലവാരമുള്ള സൈക്കിൾ ഫ്രെയിമുകൾ - എഞ്ചിനീയർമാർ ഭാരം വഹിക്കാതെ ഭാരം വഹിക്കേണ്ടിടത്തെല്ലാം മെറ്റീരിയൽ പ്രത്യക്ഷപ്പെടുന്നു.

ഏതോ ഒരു ഘട്ടത്തിൽ, ആ ട്രാക്ക് റെക്കോർഡ് ഒരു അനുമാനമായി മാറി: അത്കാർബൺ ഫൈബർലഭ്യമായതിൽ വച്ച് ഏറ്റവും മികച്ച ഘടനാപരമായ വസ്തുവാണ്, പൂർണ്ണവിരാമം. അങ്ങനെയല്ല. നിരവധി വസ്തുക്കൾ അവയുടെ പ്രകടനത്തെ നിർദ്ദിഷ്ടവും അളക്കാവുന്നതുമായ രീതികളിൽ മറികടക്കുന്നു - കൂടാതെ കാർബൺ ഫൈബറിനെ സീലിംഗായി പരിഗണിക്കുന്നതിനേക്കാൾ ഏതാണ്, എന്തുകൊണ്ട് എന്ന് അറിയുന്നത് കൂടുതൽ ഉപയോഗപ്രദമാണ്.

ഇവിടെയാണ് അത് യഥാർത്ഥത്തിൽ പരാജയപ്പെടുന്നത്, പ്രായോഗികമായി അത് എന്താണ് അർത്ഥമാക്കുന്നത്.

"സ്ട്രോംഗർ" എന്നാൽ എന്താണ് അർത്ഥമാക്കുന്നത് - എന്തുകൊണ്ട് അത് എല്ലാം മാറ്റുന്നു

മെറ്റീരിയൽ എഞ്ചിനീയറിംഗിൽ ഈ വാക്ക് വളരെയധികം പ്രവർത്തിക്കുന്നു, കൂടാതെകാർബൺ ഫൈബറുകൾആധിപത്യം നിങ്ങൾ ഉപയോഗിക്കുന്ന നിർവചനത്തെ വളരെയധികം ആശ്രയിച്ചിരിക്കുന്നു.

കാർബൺ ഫൈബറിന്റെ യഥാർത്ഥ നേട്ടംപ്രത്യേക ശക്തിയും പ്രത്യേക കാഠിന്യവും — മെക്കാനിക്കൽ പ്രകടനത്തിന്റെയും ഭാരത്തിന്റെയും അനുപാതം. മിക്ക ഘടനാപരമായ ലോഹങ്ങൾക്കുമെതിരെ, അത് ആ മത്സരത്തിൽ നിർണായകമായി വിജയിക്കുന്നു, അതുകൊണ്ടാണ് എയ്‌റോസ്‌പേസും മോട്ടോർസ്‌പോർട്ടും അതിനെ അവർ ചെയ്തതുപോലെ തന്നെ ആക്രമണാത്മകമായി സ്വീകരിച്ചത്. ഉരുക്ക് കേവലമായ അർത്ഥത്തിൽ ശക്തമാണ്. കാർബൺ ഫൈബർ ഒരു കിലോഗ്രാമിന് കൂടുതൽ ശക്തമാണ്, ഓരോ ഗ്രാമിനും ഇന്ധനമോ ലാപ് സമയമോ ചെലവാകുമ്പോൾ അത് പ്രാധാന്യമുള്ള സംഖ്യയാണ്.

എന്നാൽ ഘടനാപരമായ പ്രകടനം ഒരു സംഖ്യയല്ല. ഇത് കുറഞ്ഞത് അഞ്ച് ആണ്:

● വലിച്ചുനീട്ടുന്ന ശക്തി — വലിച്ചു കീറുന്നതിനെതിരായ പ്രതിരോധം

● കംപ്രസ്സീവ് ശക്തി — പൊടിക്കുന്നതിനുള്ള പ്രതിരോധം (കാർബൺ ഫൈബറിന്റെ ആപേക്ഷിക ബലഹീനത)

● കാഠിന്യം / ഇലാസ്റ്റിക് മോഡുലസ് — ലോഡിന് കീഴിലുള്ള ഇലാസ്റ്റിക് രൂപഭേദം തടയുന്നതിനുള്ള പ്രതിരോധം

● കാഠിന്യം — ഒടിവിനു മുമ്പ് ആഗിരണം ചെയ്യപ്പെടുന്ന ഊർജ്ജം, ശക്തിയുമായി തെറ്റിദ്ധരിക്കരുത്.

● താപ സ്ഥിരത — ആ ഗുണങ്ങൾ ഉയർന്ന താപനിലയിൽ നിലനിൽക്കുമോ എന്ന്

കാർബൺ ഫൈബർആദ്യ മൂന്നിൽ പെർ-വെയ്റ്റ് അടിസ്ഥാനത്തിൽ മികച്ചതാണ്. ഇത് കാഠിന്യത്തിൽ വളരെ മോശമാണ് - ഇത് രൂപഭേദം വരുത്തുന്നതിനുപകരം മുന്നറിയിപ്പില്ലാതെ പൊട്ടുന്നു - കൂടാതെ മാട്രിക്സിനെ ആശ്രയിച്ച് വായുവിൽ ഏകദേശം 400°C ന് മുകളിൽ വിഘടിക്കാൻ തുടങ്ങുന്നു. ഈ ലിസ്റ്റിലെ ഓരോ മെറ്റീരിയലും അതിന്റെ തുറക്കൽ കണ്ടെത്തുന്ന രണ്ട് വിടവുകളാണ് ആ രണ്ട് വിടവുകൾ.

1. ഗ്രാഫീൻ - കടലാസിൽ കൂടുതൽ ശക്തമാണ്, പ്രായോഗികമായി സങ്കീർണ്ണമാണ്

ഗ്രാഫീനാണ് ഏറ്റവും കൂടുതൽ സമ്മർദ്ദം ലഭിക്കുന്നത്, സംഖ്യകൾ ശ്രദ്ധയെ ന്യായീകരിക്കുന്നു. ഒരു ഷഡ്ഭുജ ലാറ്റിസിലെ ഒറ്റ-ആറ്റം കട്ടിയുള്ള കാർബൺ ഷീറ്റ്, അതിന്റെ ടെൻസൈൽ ശക്തി ഘടനാപരമായ സ്റ്റീലിന്റെ ഭാരം അനുസരിച്ച് ഏകദേശം 200 മടങ്ങ് കൂടുതലാണ്. അതിന്റെ ഇലാസ്റ്റിക് മോഡുലസ് കാർബൺ ഫൈബറിനേക്കാൾ കൂടുതലാണ്. ആ രണ്ട് മെട്രിക്സുകളിൽ, നിലവിലുള്ള ഒന്നും അടുത്തെത്തുകയില്ല.

അപ്പോൾ എന്തുകൊണ്ട് അതിൽ നിന്ന് വിമാനങ്ങൾ നിർമ്മിക്കുന്നില്ല?

പ്രശ്നം പൂർണ്ണമായും നിർമ്മാണമാണ്. ഗ്രാഫീനിന്റെ ഗുണങ്ങൾ തന്മാത്രാ തലത്തിലാണ് നിലനിൽക്കുന്നത്, അവ ഘടനാപരമായ പൂർണതയെ ആശ്രയിച്ചിരിക്കുന്നു. മനുഷ്യതലത്തിൽ എന്തെങ്കിലും നിർമ്മിക്കാൻ ശ്രമിക്കുന്ന നിമിഷം - നിങ്ങൾക്ക് യഥാർത്ഥത്തിൽ ഉൾക്കൊള്ളാൻ കഴിയുന്ന എന്തും - നിങ്ങൾ ധാന്യ അതിരുകൾ, വൈകല്യങ്ങൾ, പൊരുത്തക്കേടുകൾ എന്നിവ അവതരിപ്പിക്കുന്നു, അത് ആ സൈദ്ധാന്തിക സംഖ്യകളെ വേഗത്തിൽ തകർക്കുന്നു. ഏതാനും സെന്റിമീറ്ററിൽ കൂടുതൽ വലിപ്പമുള്ള ഒരു വൈകല്യമില്ലാത്ത ഗ്രാഫീൻ ഷീറ്റ് 2025-ൽ വാണിജ്യ തലത്തിൽ പരിഹരിക്കപ്പെടാത്ത ഒരു എഞ്ചിനീയറിംഗ് പ്രശ്നമായി തുടരുന്നു, ഒരു ഘടനാപരമായ പാനൽ പോലും പറയേണ്ടതില്ലല്ലോ.

ഗ്രാഫീന് യഥാർത്ഥ ട്രാക്ഷൻ കണ്ടെത്തുന്നത് ഒരു അഡിറ്റീവായിട്ടാണ്. കാർബൺ ഫൈബർ റെസിൻ സിസ്റ്റങ്ങളിൽ ഗ്രാഫീൻ ഫ്ലേക്കുകൾ അല്ലെങ്കിൽ ഗ്രാഫീൻ ഓക്സൈഡ് ഉൾപ്പെടുത്തുന്നത് ഇന്റർലാമിനാർ ഷിയർ ശക്തി, താപ ചാലകത, ചില ഫോർമുലേഷനുകളിൽ വൈദ്യുത പ്രകടനം എന്നിവ മെച്ചപ്പെടുത്തുന്നു. മെറ്റീരിയൽ നിർമ്മിക്കുന്നത്കാർബൺ ഫൈബർ സംയുക്തങ്ങൾ ഗണ്യമായി മെച്ചപ്പെട്ടത്. അത് അവയെ മാറ്റിസ്ഥാപിക്കുന്നില്ല.

വിധി:നാനോസ്കെയിലിൽ ഗ്രാഫീൻ കാർബൺ ഫൈബറിനേക്കാൾ ശക്തമാണെന്ന് നിസ്സംശയം പറയാം. എഞ്ചിനീയറിംഗ് സ്കെയിലിൽ, ഇത് ഒരു എൻഹാൻസറാണ് - ഒരു പ്രധാന കാര്യം, പക്ഷേ ഘടനാപരമായ ഫൈബറിന് പകരമാവില്ല. എന്നിട്ടും.

2. കാർബൺ നാനോട്യൂബുകൾ - ഏറ്റവും അടുത്ത സൈദ്ധാന്തിക എതിരാളി

കടലാസിലെ സംഖ്യകളെക്കുറിച്ച് വാദിക്കാൻ പ്രയാസമാണ്. കാർബൺ നാനോട്യൂബുകൾക്ക് സൈദ്ധാന്തിക ടെൻസൈൽ ശക്തിയും കാഠിന്യവും ഉണ്ട്, അത് മികച്ച ഹൈ-മോഡുലസ് കാർബൺ ഫൈബറിനേക്കാൾ വലിയ മാർജിനുകൾ കൊണ്ട് കവിയുന്നു, അവയിൽ നിന്ന് നിങ്ങൾക്ക് ഘടനാപരമായ ഘടകങ്ങൾ സ്കെയിലിൽ നിർമ്മിക്കാൻ കഴിയുമെങ്കിൽ, എയ്‌റോസ്‌പേസ്, മോട്ടോർസ്‌പോർട്ട് വ്യവസായങ്ങൾ വ്യത്യസ്തമായി കാണപ്പെടും.

ആ "എങ്കിൽ" ഏകദേശം മുപ്പത് വർഷമായി അവിടെ ഇരിക്കുന്നു.

പ്രധാന പ്രശ്നം മെറ്റീരിയൽ മനസ്സിലാക്കാത്തതാണ് - സിഎൻടികൾ എന്തുകൊണ്ടാണ് പ്രവർത്തിക്കുന്നതെന്ന് ഗവേഷകർക്ക് കൃത്യമായി അറിയാം, ഭൗതികശാസ്ത്രം ഉറച്ചതുമാണ്. നിർവചനം അനുസരിച്ച്, ഒരു കാർബൺ നാനോട്യൂബ് ഒരു നാനോമീറ്റർ സ്കെയിൽ വസ്തുവാണ് എന്നതാണ് പ്രശ്നം. കോടിക്കണക്കിന് കാർബൺ നാനോട്യൂബുകൾ ഒരേ ദിശയിൽ വിന്യസിക്കുകയും, യോജിച്ച രീതിയിൽ ബന്ധിപ്പിക്കുകയും, ആ സൈദ്ധാന്തിക ഗുണങ്ങളെ തകർക്കുന്ന വൈകല്യങ്ങളില്ലാതെ ഒരു തുടർച്ചയായ ഫൈബർ രൂപപ്പെടുത്തുകയും ചെയ്യുന്നത് വ്യാവസായിക തലത്തിലുള്ള പരിഹാരത്തിനുള്ള എല്ലാ ഗുരുതരമായ ശ്രമങ്ങളെയും പ്രതിരോധിച്ച ഒരു നിർമ്മാണ വെല്ലുവിളിയാണ്. ലാബ് ക്രമീകരണങ്ങളിൽ സിഎൻടി ഫൈബറുകൾ നിലവിലുണ്ട്. ചിലത് നിയന്ത്രിത പരിശോധനയിൽ ശ്രദ്ധേയമായ സംഖ്യകൾ പോസ്റ്റ് ചെയ്തിട്ടുണ്ട്. യഥാർത്ഥ ഘടനാപരമായ പ്രയോഗങ്ങളെ പ്രതിഫലിപ്പിക്കുന്ന സാഹചര്യങ്ങളിൽ പൂർണ്ണ പ്രോപ്പർട്ടി സ്യൂട്ടിലുടനീളം ഉയർന്ന മോഡുലസ് കാർബൺ ഫൈബറിനെ സ്ഥിരമായി മറികടന്നിട്ടില്ല.

സിഎൻടികൾ ഇപ്പോൾ നന്നായി ചെയ്യുന്നത് ഒരു അഡിറ്റീവായി പ്രവർത്തിക്കുക എന്നതാണ് - ഒരു കാർബൺ ഫൈബർ പ്രീപ്രെഗിന്റെ റെസിൻ മാട്രിക്സിലൂടെ അവയെ ചിതറിക്കുന്നത് ഇന്റർലാമിനാർ ഷിയർ ശക്തി മെച്ചപ്പെടുത്തുന്നു, കാർബൺ ഫൈബർ കോമ്പോസിറ്റുകളിലെ കൂടുതൽ സ്ഥിരമായ പരാജയ മോഡുകളിൽ ഒന്നിനെ അഭിസംബോധന ചെയ്യുന്നു. അതൊരു യഥാർത്ഥ, വാണിജ്യപരമായി ഉപയോഗപ്രദമായ സംഭാവനയാണ്. 1990-കളിൽ സിഎൻടി ഗവേഷണം വാർത്തകൾ സൃഷ്ടിക്കാൻ തുടങ്ങിയപ്പോൾ ആരും സങ്കൽപ്പിച്ചതല്ല ഇത്.

വൈദ്യുതചാലകതാ ആംഗിൾ ആണ് മറ്റൊരു തത്സമയ പ്രയോഗം: എംബഡഡ് മെറ്റാലിക് മെഷുകളുടെ ഭാരം പിഴയില്ലാതെ തന്നെ സിഎൻടികൾക്ക് സംയോജിത ഘടനകളെ ചാലകമാക്കാൻ കഴിയും, ഇത് വിമാനങ്ങളിലെ മിന്നൽ ആക്രമണ സംരക്ഷണത്തിനും ഇലക്ട്രോണിക്സ് എൻക്ലോഷറുകളിൽ വൈദ്യുതകാന്തിക കവചത്തിനും പ്രധാനമാണ്.

വിധി:ഇന്ന് നിങ്ങൾക്ക് വ്യക്തമാക്കാൻ കഴിയുന്ന കാർബൺ-ഫൈബറിനേക്കാൾ ശക്തമായ ഒരു വസ്തുവല്ല സിഎൻടികൾ. അവ ഒരു കാർബൺ ഫൈബർ സംയുക്ത എൻഹാൻസറാണ്, അവയ്ക്ക് അസാധാരണമായ ഒറ്റപ്പെട്ട ഗുണങ്ങളുണ്ട്, എഞ്ചിനീയറിംഗ് സ്കെയിലിൽ പ്രകടിപ്പിക്കാൻ ഇതുവരെ ഒരു മാർഗവും കണ്ടെത്തിയിട്ടില്ല. അടുത്ത ദശകത്തിൽ അത് മാറുമോ എന്നത് മെറ്റീരിയൽ സയൻസിനെക്കാൾ നിർമ്മാണ പ്രക്രിയ വികസനത്തെ ആശ്രയിച്ചിരിക്കുന്നില്ല.

3. ബോറോൺ നൈട്രൈഡ് നാനോട്യൂബുകൾ - ഇവിടെ താപം ശത്രുവാണ്

ഗ്രാഫീനും സിഎൻടികളും കടലാസിൽ കാർബൺ ഫൈബറിന്റെ ഘടനാപരമായ എതിരാളികളാണെങ്കിൽ, ബോറോൺ നൈട്രൈഡ് നാനോട്യൂബുകൾ തികച്ചും വ്യത്യസ്തമായ ഒരു ബലഹീനതയെയാണ് അഭിസംബോധന ചെയ്യുന്നത്: ലോഡ് താപം ഘടിപ്പിച്ച് വരുമ്പോൾ എന്ത് സംഭവിക്കും.

BNNT-കൾ ഘടനാപരമായി CNT-കളോട് സാമ്യമുള്ളവയാണ് - ട്യൂബുലാർ, നാനോസ്കെയിൽ - എന്നാൽ കാർബണിനെക്കാൾ മാറിമാറി വരുന്ന ബോറോൺ, നൈട്രജൻ ആറ്റങ്ങൾ ഉപയോഗിച്ചാണ് നിർമ്മിച്ചിരിക്കുന്നത്. അവയുടെ ടെൻസൈൽ ശക്തിയും കാഠിന്യവും താരതമ്യപ്പെടുത്താവുന്നതാണ്. നിർണായക വ്യത്യാസം താപ സ്ഥിരതയാണ്: BNNT-കൾ ഏകദേശം 900°C വരെ വായുവിൽ ഘടനാപരമായി കേടുകൂടാതെയിരിക്കും. കാർബൺ നാനോട്യൂബുകൾ ഏകദേശം 400°C വരെ ഓക്സീകരിക്കപ്പെടുകയും വിഘടിക്കാൻ തുടങ്ങുകയും ചെയ്യുന്നു. റെസിൻ മാട്രിക്സിനെ ആശ്രയിച്ച്, സ്റ്റാൻഡേർഡ് കാർബൺ ഫൈബർ സംയുക്തങ്ങൾ, സ്ഥിരമായ ലോഡിൽ 120°C നും 250°C നും ഇടയിൽ എവിടെയെങ്കിലും ഘടനാപരമായ സമഗ്രത നഷ്ടപ്പെടാൻ തുടങ്ങുന്നു.

ഹൈപ്പർസോണിക് വാഹനങ്ങൾ, റീ-എൻട്രി ഹീറ്റ് ഷീൽഡുകൾ, അടുത്ത തലമുറ ജെറ്റ് എഞ്ചിൻ ഘടകങ്ങൾ എന്നിവയ്ക്ക്, ആ താപ വിടവ് ഒരു അടിക്കുറിപ്പല്ല - അത് മുഴുവൻ ഡിസൈൻ പ്രശ്നവുമാണ്. 200°C-ൽ ശക്തി നഷ്ടപ്പെടുന്ന ഒരു മെറ്റീരിയൽ, അതിന്റെ മുറി-താപനില സംഖ്യകൾ എത്ര നല്ലതാണെങ്കിലും, 800°C കാണുന്ന ഒരു ഘടകത്തിന് അനുയോജ്യമല്ല. BNNT-കൾ കൃത്യമായി ഈ ആപ്ലിക്കേഷനുകൾക്കായി സജീവമായി വികസിപ്പിച്ചുകൊണ്ടിരിക്കുന്നു, എന്നിരുന്നാലും അവ പ്രധാനമായും പ്രീ-പ്രൊഡക്ഷൻ ആയി തുടരുന്നു.

വിധി:ഘടനാപരമായ ലോഡും ഗുരുതരമായ ചൂടും ഒരുമിച്ച് വരുന്ന ഏതൊരു ആപ്ലിക്കേഷനിലും, കാർബൺ ഫൈബറിനും - ഏറ്റവും നൂതനമായ സംയുക്ത വസ്തുക്കൾക്കും - പൊരുത്തപ്പെടാൻ കഴിയാത്ത ഒരു കഴിവ് BNNT-കൾ വാഗ്ദാനം ചെയ്യുന്നു. പരിമിതി പ്രകടനമല്ല, ലഭ്യതയാണ്.

4. സിലിക്കൺ കാർബൈഡ് നാരുകൾ - ഉയർന്ന താപനിലയിലുള്ള പരിഹാരം ഇതിനകം തന്നെ ഉപയോഗത്തിലുണ്ട്.

BNNT-കൾ ഇപ്പോഴും വലിയതോതിൽ വികസിച്ചുകൊണ്ടിരിക്കുന്നുണ്ടെങ്കിലും, കാർബൺ ഫൈബർ പൂർണ്ണമായും പരാജയപ്പെടുന്ന പരിതസ്ഥിതികളിൽ തുടർച്ചയായ സിലിക്കൺ കാർബൈഡ് ഫൈബറുകൾ ഇതിനകം തന്നെ സേവനത്തിലുണ്ട്.

1,000°C-ന് മുകളിലുള്ള താപനിലയിൽ SiC നാരുകൾ ഘടനാപരമായ ഗുണങ്ങൾ നിലനിർത്തുന്നു, ഇത് ജെറ്റ് എഞ്ചിൻ ഹോട്ട് സെക്ഷനുകൾ, ടർബൈൻ ഘടകങ്ങൾ, എയ്‌റോസ്‌പേസ് ഹീറ്റ് എക്‌സ്‌ചേഞ്ചറുകൾ എന്നിവയ്ക്ക് പ്രായോഗികമാക്കുന്നു - കാർബൺ ഫൈബർ ചർച്ചയിൽ പോലും ഇല്ലാത്ത ആപ്ലിക്കേഷനുകൾ. കാർബൺ ഫൈബറിന്റെ കംപ്രസ്സീവ് ശക്തി പ്രശ്‌നവും അവ പരിഹരിക്കുന്നു: കാർബൺ ഫൈബറിന്റെ അധികം ചർച്ച ചെയ്യപ്പെടാത്ത പരിമിതികളിൽ ഒന്ന്, അതിന്റെ കംപ്രസ്സീവ് ശക്തി അതിന്റെ ടെൻസൈൽ ശക്തിയേക്കാൾ ഗണ്യമായി താഴെയാണ് എന്നതാണ്, ഇത് വ്യക്തിഗത നാരുകൾ അക്ഷീയ കംപ്രഷനു കീഴിൽ മൈക്രോബക്കിങ്ങിനോട് എങ്ങനെ പ്രതികരിക്കുന്നു എന്നതിന്റെ അനന്തരഫലമാണ്. SiC നാരുകൾക്ക് അതേ അളവിൽ ആ അസമമിതി ഇല്ല.

പ്രായോഗിക പരിമിതികൾ ചെലവും പ്രോസസ്സിംഗും ആണ്. കാർബൺ ഫൈബറിനൊപ്പം ഉപയോഗിക്കുന്ന പോളിമർ മെട്രിക്സുകൾക്ക് പകരം സെറാമിക് മാട്രിക്സ് സിസ്റ്റങ്ങളാണ് SiC ഫൈബർ കോമ്പോസിറ്റുകൾക്ക് വേണ്ടത്, അതായത് വ്യത്യസ്ത ടൂളിംഗ്, വ്യത്യസ്ത പ്രോസസ്സിംഗ് താപനിലകൾ, ഓരോ ഭാഗത്തിനും ഉയർന്ന വില. ആ കാരണങ്ങളാൽ അവ ഒരു ഇടുങ്ങിയ പ്രയോഗ ഇടം ഉൾക്കൊള്ളുന്നു.

വിധി:അങ്ങേയറ്റത്തെ താപ, നാശകരമായ സാഹചര്യങ്ങളിൽ ഘടനാപരമായ സമഗ്രതയ്ക്ക്, SiC ഫൈബറുകൾ കാർബൺ ഫൈബറിനേക്കാൾ മികച്ച പ്രകടനം കാഴ്ചവയ്ക്കുന്നു, അവ അടുത്തല്ല. താപനില ആവരണം കാർബൺ ഫൈബറിനെ നിയന്ത്രിക്കുന്നിടത്ത്, SiC ഫൈബർ പലപ്പോഴും എഞ്ചിനീയറിംഗ് ഉത്തരമാണ് - ഈ ലിസ്റ്റിലെ മിക്ക മെറ്റീരിയലുകളിൽ നിന്നും വ്യത്യസ്തമായി, ഇത് ഉൽപ്പാദന ഹാർഡ്‌വെയറിൽ ഇതിനകം തന്നെ നിലനിൽക്കുന്ന ഒരു ഉത്തരമാണ്.

5. UHMWPE നാരുകൾ (ഡൈനീമ, സ്പെക്ട്ര) - കാഠിന്യം കാഠിന്യത്തെ മറികടക്കുമ്പോൾ

കാർബൺ ഫൈബർ മനോഹരമായി പരാജയപ്പെടുന്നില്ല. അത് പോകുമ്പോൾ, അത് ഒറ്റയടിക്ക് പോകുന്നു - ഒരു പെട്ടെന്നുള്ള ഒടിവ്, ഒരു മുന്നറിയിപ്പില്ല, നിങ്ങളെ തളർത്താൻ രൂപഭേദം വരുത്തുന്നില്ല. ആ പൊട്ടൽ അതിന്റെ അസാധാരണമായ കാഠിന്യത്തിനും പ്രത്യേക ശക്തിക്കും നിങ്ങൾ അംഗീകരിക്കുന്ന ഒരു വിട്ടുവീഴ്ചയാണ്, കൂടാതെ വിമാന ഘടനകളിലോ റേസിംഗ് മോണോകോക്കുകളിലോ, ഇത് എഞ്ചിനീയറിംഗ് അർത്ഥവത്തായ ഒരു കൈമാറ്റം ആണ്.

ഡൈനീമയും സ്പെക്ട്രയും തികച്ചും വ്യത്യസ്തമായ ഭൗതികശാസ്ത്രത്തിലാണ് പ്രവർത്തിക്കുന്നത്. രണ്ടും UHMWPE ഫൈബറുകളാണ് - അൾട്രാ-ഹൈ-മോളിക്യുലാർ-വെയ്റ്റ് പോളിയെത്തിലീൻ - കൂടാതെ അവ യഥാർത്ഥത്തിൽ അസാധാരണമായത് രൂപഭേദം ചെറുക്കുന്നതിനുപകരം ഊർജ്ജം ആഗിരണം ചെയ്യുക എന്നതാണ്. യൂണിറ്റ് ഭാരത്തിന് അവയുടെ നിർദ്ദിഷ്ട ഊർജ്ജ ആഗിരണം ഏതൊരു ഘടനാപരമായ ഫൈബറിലും ഏറ്റവും ഉയർന്നതാണ്. ഡൈനീമയിൽ നിന്ന് നിർമ്മിച്ച ഒരു പാനൽ എന്തെങ്കിലും ശക്തമായി അടിക്കുമ്പോൾ പൊട്ടുന്നില്ല; അത് വലിച്ചുനീട്ടുകയും ലോഡ് വിതരണം ചെയ്യുകയും മെറ്റീരിയലിലുടനീളം ആഘാതം ഇല്ലാതാക്കുകയും ചെയ്യുന്നു. ഒരു ചിറകിന്റെ ആകൃതിയിൽ പിടിക്കുന്നതിനുപകരം ഒരു വെടിയുണ്ടയോ ബ്ലേഡോ നിർത്തുക എന്നതാണ് ഡിസൈൻ പ്രശ്നം എന്ന് നിങ്ങൾ ആഗ്രഹിക്കുന്ന സ്വഭാവം തന്നെയാണ്.

ശ്രദ്ധിക്കേണ്ട മറ്റ് ഗുണങ്ങളുമുണ്ട്: UHMWPE നാരുകൾ വെള്ളത്തിൽ പൊങ്ങിക്കിടക്കുന്നു, ഇത് മറൈൻ റോപ്പുകൾക്കും ഓഫ്‌ഷോർ മൂറിംഗ് ലൈനുകൾക്കും പ്രധാനമാണ്, അവിടെ കിലോമീറ്ററുകളിലധികം കേബിളിൽ ഭാരമുള്ള സംയുക്തങ്ങൾ ഉണ്ട്. അവ ഘർഷണത്തെയും മിക്ക രാസ എക്സ്പോഷറിനെയും നന്നായി പ്രതിരോധിക്കുന്നു. വ്യത്യസ്തമായികാർബൺ ഫൈബർ സംയുക്തങ്ങൾ, അവ കട്ട്-റെസിസ്റ്റന്റ് ഗ്ലൗസുകൾ, ബോഡി ആർമർ, പ്രൊട്ടക്റ്റീവ് ടെക്സ്റ്റൈൽസ് എന്നിവയിൽ നേരിട്ട് നെയ്തെടുക്കാൻ തക്ക വഴക്കമുള്ളതാണ് - അച്ചുകളില്ല, ഓട്ടോക്ലേവ് ഇല്ല, റെസിൻ ഇല്ല.

കാഠിന്യത്തിന്റെ വിടവ് യഥാർത്ഥമാണ്. UHMWPE യുടെ ഇലാസ്റ്റിക് മോഡുലസ് കാർബൺ ഫൈബറിനേക്കാൾ ഗണ്യമായി കുറവാണ്, ഇത് ലോഡിനു കീഴിലുള്ള വ്യതിചലനം നിയന്ത്രിക്കുന്ന പരിമിതിയായ ഘടനാപരമായ ആപ്ലിക്കേഷനുകൾക്ക് ഇത് ഒഴിവാക്കുന്നു. ഡൈനീമയിൽ നിന്ന് ആരും വിമാന സ്പാർ നിർമ്മിക്കുന്നില്ല.

എന്നാൽ ചോദ്യം വ്യത്യസ്തമായി രൂപപ്പെടുത്തുക - ലോഡ് സ്റ്റാറ്റിക് ആയിരിക്കുമ്പോൾ അല്ല, ചലനാത്മകമായിരിക്കുമ്പോൾ കാർബൺ ഫൈബറിനേക്കാൾ ശക്തമാകുന്നത് എന്താണ്? - കൂടാതെ രൂപകൽപ്പനയെ യഥാർത്ഥത്തിൽ നിയന്ത്രിക്കുന്ന മെട്രിക്കിൽ UHMWPE വിജയിക്കുന്നു. ഇത് വ്യത്യസ്തമായ ഒരു പ്രകടന ഇടമാണ്, ചെറുതല്ല.

വിധി:ആഘാത പ്രതിരോധത്തിന്റെയും കാഠിന്യത്തിന്റെയും കാര്യത്തിൽ, അളക്കാവുന്നതും പ്രയോഗ-നിർവചിക്കുന്നതുമായ രീതികളിൽ UHMWPE ഫൈബർ കാർബൺ ഫൈബർ സംയുക്തങ്ങളെ മറികടക്കുന്നു. ബാലിസ്റ്റിക് സംരക്ഷണത്തിനുള്ള ഏറ്റവും ശക്തമായ ഭാരം കുറഞ്ഞ മെറ്റീരിയൽ ഏറ്റവും കടുപ്പമുള്ള ഒന്നല്ല - പരാജയപ്പെടുന്നതിന് മുമ്പ് ഏറ്റവും കൂടുതൽ ഊർജ്ജം ആഗിരണം ചെയ്യുന്ന ഒന്നാണിത്.

6. ലോഹ മാട്രിക്സ് കമ്പോസിറ്റുകൾ - ലോഹ, സംയുക്ത ഗുണങ്ങളെ ബന്ധിപ്പിക്കൽ

ഒരു തരം എഞ്ചിനീയറിംഗ് പ്രശ്നമുണ്ട്, അത്കാർബൺ ഫൈബർ സംയുക്തങ്ങൾകൈകാര്യം ചെയ്യുന്നതിൽ അവ മോശമാണ്, ശുദ്ധമായ ലോഹങ്ങൾ ചെലവേറിയതാണ്, അതുകൊണ്ടാണ് എംഎംസികൾ നിലനിൽക്കുന്നത്.

ഒരു ഉപഗ്രഹ ബ്രാക്കറ്റ് എടുക്കുക, അത് ഭാരം കുറഞ്ഞതും, ഭ്രമണപഥത്തിലെ 300°C താപ സ്വിംഗിൽ ഡൈമൻഷണൽ സ്ഥിരതയുള്ളതും, ഗ്രൗണ്ടിംഗിന് വൈദ്യുതചാലകതയുള്ളതും, വൈബ്രേഷൻ ലോഡുകൾക്ക് കീഴിൽ വളയാത്ത വിധം കാഠിന്യമുള്ളതുമായിരിക്കണം. ഒരു പോളിമർ-മാട്രിക്സ് കാർബൺ ഫൈബർ ഭാഗം ആ ആവശ്യകതകളിൽ രണ്ടെണ്ണം നിറവേറ്റുന്നുണ്ടാകാം. ഒരു അലുമിനിയം MMC - സിലിക്കൺ കാർബൈഡ് കണികകൾ ഉപയോഗിച്ച് ശക്തിപ്പെടുത്തിയ ലോഹം - നാലെണ്ണവും ഉൾക്കൊള്ളാൻ കഴിയും. ഒരു ഭാര മത്സരത്തിൽ അത് വിജയിക്കില്ല.സി.എഫ്.ആർ.പി.തീർച്ചയായും, എന്നാൽ ബലപ്പെടുത്താത്ത അലൂമിനിയത്തേക്കാൾ പ്രത്യേക കാഠിന്യം അർത്ഥവത്തായി മെച്ചപ്പെടുന്നു, കൂടാതെ പോളിമർ സംയുക്തങ്ങൾ നേരിടുന്ന താപ, വൈദ്യുത സ്വഭാവത്തിന് പരിഹാരങ്ങൾ ആവശ്യമില്ല.

ഓട്ടോമോട്ടീവ് ബ്രേക്ക് റോട്ടറുകൾ ഒരു മികച്ച ഉദാഹരണമാണ്. തുടർച്ചയായ കനത്ത ബ്രേക്കിംഗിൽ വൻതോതിൽ താപം ആഗിരണം ചെയ്ത് പുറന്തള്ളുക എന്നതാണ് ജോലി, അതേസമയം തേയ്മാനത്തെ ചെറുക്കുകയും ഡൈമൻഷണൽ ഇന്റഗ്രിറ്റി നിലനിർത്തുകയും ചെയ്യുന്നു. മോട്ടോർസ്പോർട്ടിന്റെ മുകൾ ഭാഗത്ത് കാർബൺ ഫൈബർ കോമ്പോസിറ്റുകൾ ഈ ആപ്ലിക്കേഷനിൽ ഉപയോഗിക്കുന്നു, പക്ഷേ അവയ്ക്ക് ഒരു ഇടുങ്ങിയ ബാൻഡിനുള്ളിൽ തുടരാൻ പ്രവർത്തന താപനില ആവശ്യമാണ്, കൂടാതെ മാറ്റിസ്ഥാപിക്കാൻ ചെലവേറിയതുമാണ്. സിലിക്കൺ കാർബൈഡ് ശക്തിപ്പെടുത്തിയ അലുമിനിയം എംഎംസികൾ വിശാലമായ താപ ശ്രേണി കൈകാര്യം ചെയ്യുന്നു, കൂടുതൽ ദുരുപയോഗം സഹിക്കുന്നു, മാറ്റിസ്ഥാപിക്കൽ ഇടവേളകൾ പ്രായോഗികമാകേണ്ട റോഡ് ആപ്ലിക്കേഷനുകൾക്ക് ഒരു സർവീസ് സൈക്കിളിന് കുറഞ്ഞ ചിലവ് വരും.

കംപ്രസ്സീവ് ശക്തി പോയിന്റ് വ്യക്തമായി പറയേണ്ടതാണ്: കാർബൺ ഫൈബറിന്റെ കംപ്രസ്സീവ് ശക്തി അതിന്റെ ടെൻസൈൽ ശക്തിയേക്കാൾ വളരെ കുറവാണ് - മൈക്രോബക്കിങ്ങിനോട് നാരുകൾ എങ്ങനെ പ്രതികരിക്കുന്നു എന്നതിന്റെ അനന്തരഫലമാണിത്. എംഎംസികൾ ആ അസമമിതി വഹിക്കുന്നില്ല. പ്രധാനമായും കംപ്രഷനിൽ ലോഡ് ചെയ്ത ഘടകങ്ങൾക്ക് - ബെയറിംഗ് പ്രതലങ്ങൾ, അക്ഷീയ ലോഡിന് കീഴിലുള്ള ഘടനാപരമായ നോഡുകൾ, മൗണ്ടിംഗ് ഹാർഡ്‌വെയർ - ടെൻസൈൽ ഹെഡ്‌ലൈൻ നമ്പറുകളേക്കാൾ പ്രധാനമാണ്.

വിധി:നിർദ്ദിഷ്ട ടെൻസൈൽ ശക്തിയിൽ MMC-കൾ കാർബൺ ഫൈബറിനെ മറികടക്കുന്നില്ല. ചില ആപ്ലിക്കേഷനുകൾക്ക് ഒരേസമയം ആവശ്യമായ താപ ശ്രേണി, കംപ്രസ്സീവ് ശക്തി, വൈദ്യുത സ്വഭാവം, ഇംപാക്ട് കാഠിന്യം എന്നിവയുടെ സംയോജനത്തിൽ അവ അതിനെ മറികടക്കുന്നു. ഒരു ലോഹം പോലെ പ്രവർത്തിക്കുന്ന, എന്നാൽ ഒരു നൂതന സംയുക്തത്തോട് അടുത്ത് പ്രവർത്തിക്കുന്ന ഒരു മെറ്റീരിയൽ രൂപകൽപ്പനയ്ക്ക് ആവശ്യമായി വരുമ്പോൾ, കാർബൺ ഫൈബർ ഒരിക്കലും രൂപകൽപ്പന ചെയ്തിട്ടില്ലാത്ത ഒരു വിടവ് MMC-കൾ നികത്തുന്നു.

എന്തുകൊണ്ടാണ് കാർബൺ ഫൈബർ ഇപ്പോഴും മിക്ക സമയത്തും വിജയിക്കുന്നത്

മുകളിൽ പറഞ്ഞിരിക്കുന്നതൊന്നും ഒരു വാദമല്ല, അത്കാർബൺ ഫൈബർകാലഹരണപ്പെട്ടു. ഉയർന്ന പ്രകടനശേഷിയുള്ള ഘടനാപരമായ ആപ്ലിക്കേഷനുകളിൽ അതിന്റെ തുടർച്ചയായ ആധിപത്യം ഒരു എതിരാളിക്കും നേടാനാകാത്ത യഥാർത്ഥ നേട്ടങ്ങളെ പ്രതിഫലിപ്പിക്കുന്നു.

നിർമ്മാണ ആവാസവ്യവസ്ഥയെക്കുറിച്ച് വളരെ അപൂർവമായി മാത്രമേ പരാമർശിക്കാറുള്ളൂ. കാർബൺ ഫൈബർ കമ്പോസിറ്റുകൾ പതിറ്റാണ്ടുകളുടെ പ്രക്രിയ പരിഷ്കരണത്തിൽ നിന്ന് പ്രയോജനം നേടുന്നു - ലേഅപ്പ് ടെക്നിക്കുകൾ, ഓട്ടോക്ലേവ് സൈക്കിളുകൾ, നോൺ-ഡിസ്ട്രക്റ്റീവ് പരിശോധന രീതികൾ, റിപ്പയർ പ്രോട്ടോക്കോളുകൾ, ഡിസൈൻ അനുവദനീയമായ ഡാറ്റാബേസുകൾ, സർട്ടിഫൈഡ് സപ്ലൈ ചെയിനുകൾ. 2025-ൽ ഒരു കാർബൺ ഫൈബർ കമ്പോസിറ്റ് ഭാഗം വ്യക്തമാക്കുന്ന ഒരു എഞ്ചിനീയർക്ക് ഈ ലിസ്റ്റിലെ മിക്ക മെറ്റീരിയലുകൾക്കും ഇതുവരെ നിലവിലില്ലാത്ത സിമുലേഷൻ ടൂളുകൾ, പരാജയ മോഡ് ലൈബ്രറികൾ, വിതരണ യോഗ്യതാ പ്രക്രിയകൾ എന്നിവയിലേക്ക് ആക്‌സസ് ഉണ്ട്. ആ സ്ഥാപനപരമായ അറിവിന് യഥാർത്ഥ എഞ്ചിനീയറിംഗ് മൂല്യമുണ്ട്, കൂടാതെ ആ മെറ്റീരിയലിന്റെ ടെസ്റ്റ് കൂപ്പണുകൾ എത്ര നന്നായി നോക്കിയാലും അത് യാന്ത്രികമായി ഒരു പുതിയ മെറ്റീരിയലിലേക്ക് കൈമാറ്റം ചെയ്യപ്പെടുന്നില്ല.

ഗ്രാഫീനും സിഎൻടികളും തീർച്ചയായും മെച്ചപ്പെടും.കാർബൺ ഫൈബർ സംയുക്തങ്ങൾഅവ മാറ്റിസ്ഥാപിക്കുന്നതിനുമുമ്പ്. SiC ഫൈബറുകളും BNNT-കളും കാർബൺ ഫൈബർ ഒരിക്കലും പരിഹരിക്കാൻ രൂപകൽപ്പന ചെയ്തിട്ടില്ലാത്ത താപ പ്രശ്‌നങ്ങൾ പരിഹരിക്കുന്നു. തികച്ചും വ്യത്യസ്തമായ ലോഡ് കേസുകളുള്ള ആപ്ലിക്കേഷനുകളിലെ കാഠിന്യ പ്രശ്‌നത്തെ UHMWPE അഭിസംബോധന ചെയ്യുന്നു. പാറ്റേൺ സ്ഥിരതയുള്ളതാണ്: ഈ വസ്തുക്കളൊന്നും ബോർഡിലുടനീളം കാർബൺ ഫൈബറിനെ തോൽപ്പിക്കുന്നില്ല. കാർബൺ ഫൈബറിന്റെ ഡിസൈൻ വിട്ടുവീഴ്ചകൾ ഏറ്റവും പ്രാധാന്യമർഹിക്കുന്ന ഒരു പ്രത്യേക അച്ചുതണ്ടിൽ ഓരോന്നും അതിനെ തോൽപ്പിക്കുന്നു.

ഫീൽഡ് യഥാർത്ഥത്തിൽ എവിടേക്കാണ് പോകുന്നത്

ഏത് മെറ്റീരിയൽ മാറ്റിസ്ഥാപിക്കുന്നു എന്നതല്ല കൂടുതൽ ഉപയോഗപ്രദമായ ചോദ്യം.കാർബൺ ഫൈബർ — ഈ വസ്തുക്കൾ ഒരുമിച്ച് ഉപയോഗിക്കുന്നത് ഇങ്ങനെയാണ്.

കാർബൺ ഫൈബർ പ്രൈമറി ലാമിനേറ്റ്, ഇന്റർലാമിനാർ കാഠിന്യത്തിനായുള്ള ഗ്രാഫീൻ-മെച്ചപ്പെടുത്തിയ റെസിൻ, ഉയർന്ന താപനിലയുള്ള മേഖലകളിൽ പ്രാദേശികവൽക്കരിച്ച SiC ഫൈബർ ബലപ്പെടുത്തൽ എന്നിവയുള്ള ഘടനാ പാനലുകൾ ഊഹക്കച്ചവടമല്ല. പ്രധാന എയ്‌റോസ്‌പേസ് പ്രോഗ്രാമുകളിൽ അവ സജീവമായി വികസിച്ചുകൊണ്ടിരിക്കുന്നു. ശ്രേണിപരമായ സംയുക്തങ്ങൾ അല്ലെങ്കിൽ ഒരേസമയം ഒന്നിലധികം സ്കെയിലുകളിൽ എഞ്ചിനീയറിംഗ് ചെയ്ത മെറ്റീരിയൽ സിസ്റ്റങ്ങൾ - എന്ന ആശയം ഘടനാപരമായ വസ്തുക്കൾ എങ്ങനെ വ്യക്തമാക്കപ്പെടുന്നു എന്നതിലെ യഥാർത്ഥ മാറ്റത്തെ പ്രതിനിധീകരിക്കുന്നു. ഒരു ഭാഗത്തിനായി ഏറ്റവും മികച്ച ഒറ്റ മെറ്റീരിയൽ തിരഞ്ഞെടുക്കുന്നതിനുപകരം, എഞ്ചിനീയർമാർ സേവനത്തിൽ ഒരു ഘടകം യഥാർത്ഥത്തിൽ കാണുന്ന നിർദ്ദിഷ്ട ലോഡ് കേസുകൾ, താപനില ഗ്രേഡിയന്റുകൾ, പരാജയ മോഡുകൾ എന്നിവയ്ക്ക് അനുസൃതമായി മെറ്റീരിയൽ കോമ്പിനേഷനുകൾ നിർമ്മിക്കാൻ തുടങ്ങിയിരിക്കുന്നു.

ഗ്രാഫീൻ vs. കാർബൺ ഫൈബർ, സിഎൻടികൾ vs. കാർബൺ ഫൈബർ - എന്നീ മത്സരാധിഷ്ഠിത ഫ്രെയിമിംഗ് സാങ്കേതികവിദ്യ നീങ്ങുന്ന ദിശയെ തെറ്റിക്കുന്നു. "കാർബൺ ഫൈബറിനേക്കാൾ ശക്തമായത് എന്താണ്" എന്നതിനുള്ള ഉത്തരം വർദ്ധിച്ചുവരികയാണ്: നിരവധി ശക്തിപ്പെടുത്തൽ ഘട്ടങ്ങളിൽ ഒന്നായി കാർബൺ ഫൈബർ അടങ്ങിയിരിക്കുന്ന ഒരു സംയുക്തം, ഓരോന്നും അത് മികച്ച പ്രകടനം കാഴ്ചവയ്ക്കുന്നിടത്ത് സംഭാവന ചെയ്യുന്നു.

സംഗ്രഹം

കാർബൺ ഫൈബർ ഏറ്റവും ശക്തമായ മെറ്റീരിയലല്ല. ഘടനാപരമായ ആപ്ലിക്കേഷനുകളുടെ വിശാലമായ ശ്രേണിയിൽ ഏറ്റവും പ്രായോഗികവും ശക്തവുമായ മെറ്റീരിയലാണിത് - കൂടാതെ ഏതൊരു പ്രകടന മെട്രിക്കിനേക്കാളും എടുത്തുകളയാൻ ബുദ്ധിമുട്ടുള്ള ഒരു തലക്കെട്ടാണിത്.