कार्बन फायबर मटेरियलची उत्पत्ती आणि भविष्य

१८६० मध्ये, जोसेफ स्वान यांनी इनॅन्डेन्सेंट दिव्यांचा नमुना, अर्ध-व्हॅक्यूम कार्बन वायर दिवा शोधून काढला. अंधारी रात्री उजळवण्यासाठी, विद्युत प्रकाशाच्या तेजस्वी शरीराप्रमाणे, कार्बन फायबरचा वापर झाला.

सुरुवातीचे कार्बन फायबर लक्षात येण्यासारखे नव्हते, ते नैसर्गिक तंतूंपासून बनलेले होते, त्यांची संरचनात्मक ताकद कमी होती, त्यापासून बनवलेल्या फिलामेंटची गुणवत्ता खराब होती, वापरताना ते सहजपणे तुटत होते आणि त्याची टिकाऊपणा आदर्शापेक्षा खूप दूर होती आणि लवकरच टंगस्टन फिलामेंटने त्याची जागा घेतली. परिणामी, कार्बन फायबर संशोधन एका निष्क्रिय काळात प्रवेश केला आहे.

१९५० च्या दशकात, अवकाश क्षेत्रात उच्च-तापमान, गंज-प्रतिरोधक आणि उच्च-शक्तीच्या सामग्रीची मागणी वाढली आणि लोकांनी पुन्हा कार्बाइड्सकडे आपली आशा वळवली. अनेक अभ्यासांनंतर, ३,६०० ℃ च्या वितळण्याच्या बिंदूसह सामग्री अखेर सापडली आणि अधिकृतपणे "कार्बन फायबर" असे नाव देण्यात आले.

कार्बन फायबरचे सर्वोत्तम गुणधर्म म्हणजे हलके, उच्च शक्ती, उच्च विशिष्ट शक्ती आणि विशिष्ट मापांक, त्याची घनता स्टीलच्या 1/4 पेक्षा कमी आहे, त्याची तन्यता गुणोत्तर शक्ती लोखंडाच्या सुमारे 10 पट आहे, लवचिक मापांकापेक्षा ताणण्याची शक्ती लोखंडाच्या सुमारे 7 पट आहे. याव्यतिरिक्त, कार्बन फायबरमध्ये थकवा न येणे, गंज न येणे, रासायनिक स्थिरता आणि चांगली थर्मल स्थिरता यासारख्या विविध उत्कृष्ट वैशिष्ट्ये आहेत.

एरो-इंजिनच्या क्षेत्रात, कार्बन फायबर प्रामुख्याने रेझिन, धातू, सिरेमिक्स आणि इतर सब्सट्रेट्ससह प्रबलित बेसच्या स्वरूपात एकत्र केले जाते आणि या संयोजनाला कार्बन फायबर प्रबलित कंपोझिट्स (CFRP) म्हणतात, ते वजन कमी करण्याच्या आणि कार्यक्षमता, आवाज आणि उत्सर्जन कमी करण्याच्या, सामग्रीची ताकद आणि इंधन बचत सुधारण्याच्या बाबतीत चांगले कार्य करते.
कार्बन फायबर रिइन्फोर्स्ड डबल मॅलिक अमाइड (BMI) पासून बनलेले, GEnx व्हेरिएबल ओव्हरफ्लो व्हॉल्व्ह (VBV) कॅथेटर सारख्या एरो-इंजिनच्या उच्च-तापमान घटकांमध्ये कंपोझिट्सचा वापर हळूहळू केला जात आहे, ज्याचे वजन प्रति कॅथेटर फक्त 3.6 किलो आहे. रशियन SaM146 इंजिनवरील मिक्स्ड-फ्लो नोजल (MFN) देखील कार्बन फायबर रिइन्फोर्स्ड BMI भाग वापरते, जे धातूपेक्षा सुमारे 20 किलोग्रॅम हलके असतात.

भविष्यात, कार्बन फायबर कंपोझिटची ताकद आणि कणखरता आणखी वाढल्याने, एरो-इंजिनमध्ये कार्बन फायबर कंपोझिटचा वापर लोकप्रिय होईल: थर्मल संकोचन प्लास्टिक प्रक्रियेच्या निर्मितीचे CFRTP वाढवणे, CFRC कार्बन/कार्बन कंपोझिट तयार करण्यासाठी कार्बन प्रक्रिया वाढवणे, CFRM धातू प्रक्रियेची निर्मिती वाढवणे, रबर प्रक्रियेची CFRR निर्मिती वाढवणे ...... दोन्ही दिशेने, भविष्यातील उच्च-कार्यक्षमता असलेल्या एरो-इंजिनसाठी कार्बन फायबर कंपोझिट आवश्यक सामग्री असतील.