පුවත්

කාබන් ෆයිබර්අවංකවම එහි කීර්ති නාමය උපයා ඇත. බෝයිං 787 බරින් දළ වශයෙන් 50% සංයුක්ත වේ. 1980 දශකයේ මුල් භාගයේ සිට ෆෝමියුලා 1 මොනොකොක් එයින් සාදා ඇත. කෘතිම අත් පා, චන්ද්‍රිකා ව්‍යුහයන්, සුළං ටර්බයින තල, ඉහළ මට්ටමේ බයිසිකල් රාමු - ඉංජිනේරුවන්ට බරක් නොගෙන බරක් රැගෙන යාමට අවශ්‍ය ඕනෑම තැනක ද්‍රව්‍ය දිස්වේ.

යම් අවස්ථාවක දී, එම වාර්තාව උපකල්පනයක් බවට පත් විය: එයකාබන් ෆයිබර්ලබා ගත හැකි හොඳම ව්‍යුහාත්මක ද්‍රව්‍යය, සම්පූර්ණ නැවතුම. එය එසේ නොවේ. නිශ්චිත, මැනිය හැකි ආකාරවලින් ද්‍රව්‍ය කිහිපයක් එහි කාර්ය සාධනය ඉක්මවා යයි - සහ කාබන් ෆයිබර් සිවිලිම ලෙස සැලකීමට වඩා කුමන ඒවා සහ ඇයි දැයි දැන ගැනීම වඩා ප්‍රයෝජනවත් වේ.

මෙන්න එය ඇත්තටම පරාජය වන ස්ථානය සහ ප්‍රායෝගිකව එයින් අදහස් කරන්නේ කුමක්ද.

"ශක්තිමත්" යන්නෙහි සැබෑ තේරුම කුමක්ද - සහ එය සියල්ල වෙනස් කරන්නේ ඇයි

ද්‍රව්‍ය ඉංජිනේරු විද්‍යාවේදී මෙම වචනය බොහෝ කාර්යයන් ඉටු කරයි, සහකාබන් ෆයිබර්ආධිපත්‍යය ඔබ භාවිතා කරන අර්ථ දැක්වීම මත බෙහෙවින් රඳා පවතී.

කාබන් ෆයිබර් වල සැබෑ වාසිය නම්නිශ්චිත ශක්තිය සහ නිශ්චිත තද බව — යාන්ත්‍රික ක්‍රියාකාරිත්වයේ බරට අනුපාතය. බොහෝ ව්‍යුහාත්මක ලෝහවලට එරෙහිව, එය එම තරඟය තීරණාත්මක ලෙස ජය ගනී, ඒ නිසා අභ්‍යවකාශ සහ මෝටර් රථ ක්‍රීඩා ඔවුන් මෙන් ආක්‍රමණශීලී ලෙස එය අනුගමනය කළහ. වානේ නිරපේක්ෂ වශයෙන් ශක්තිමත් ය. කාබන් තන්තු කිලෝග්‍රෑමයකට ශක්තිමත් වන අතර, සෑම ග්‍රෑම් එකක්ම ඉන්ධන හෝ ලැප් කාලය වැය වන විට වැදගත් වන සංඛ්‍යාව එයයි.

නමුත් ව්‍යුහාත්මක කාර්ය සාධනය එක් අංකයක් නොවේ. එය අවම වශයෙන් පහක් වේ:

● ආතන්ය ශක්තිය — ඇදී යාමට ඇති ප්‍රතිරෝධය

● සම්පීඩ්‍යතා ශක්තිය — තලා දැමීමට ප්‍රතිරෝධය (කාබන් තන්තු වල සාපේක්ෂ දුර්වලතාවයක්)

● තද බව / ප්‍රත්‍යාස්ථතා මාපාංකය — බර යටතේ ප්‍රත්‍යාස්ථ විරූපණයට ප්‍රතිරෝධය

● තද බව — අස්ථි බිඳීමට පෙර අවශෝෂණය කරන ලද ශක්තිය, ශක්තිය සමඟ පටලවා නොගත යුතුය

● තාප ස්ථායිතාව — එම ගුණාංග ඉහළ උෂ්ණත්වවලදී පවතින්නේද යන්න

කාබන් ෆයිබර්බර අනුව පළමු තුනෙහි විශිෂ්ටයි. එය දෘඪතාව අතින් සැබවින්ම දුර්වලයි - එය විකෘති වීමට වඩා අනතුරු ඇඟවීමකින් තොරව කැඩී යයි - සහ එය අනුකෘතිය මත පදනම්ව වාතයේ දී දළ වශයෙන් 400°C ට වඩා පිරිහීමට පටන් ගනී. මෙම ලැයිස්තුවේ ඇති සෑම ද්‍රව්‍යයක්ම එහි විවරය සොයා ගන්නා ස්ථානය එම හිඩැස් දෙකයි.

1. ග්‍රැෆීන් - කඩදාසි මත වඩා ශක්තිමත්, ප්‍රායෝගිකව සංකීර්ණයි

ග්‍රැෆීන් වැඩිපුරම පීඩනයට ලක්වන අතර සංඛ්‍යා අවධානය සාධාරණීකරණය කරයි. ෂඩාස්‍රාකාර දැලිසක තනි පරමාණු ඝනකම කාබන් තහඩුවක්, එහි ආතන්ය ශක්තිය බර අනුව ව්‍යුහාත්මක වානේ මෙන් 200 ගුණයක් පමණ වේ. එහි ප්‍රත්‍යාස්ථතා මාපාංකය කාබන් තන්තු ඉක්මවා යයි. එම මිනුම් දෙකෙහි, පවතින කිසිවක් සමීප නොවේ.

ඉතින් එයින් ගුවන් යානා නිපදවන්නේ නැත්තේ ඇයි?

ගැටලුව සම්පූර්ණයෙන්ම නිෂ්පාදනයයි. ග්‍රැෆීන් වල ගුණාංග අණුක මට්ටමින් පවතින අතර ඒවා ව්‍යුහාත්මක පරිපූර්ණත්වය මත රඳා පවතී. ඔබ මිනිස් පරිමාණයෙන් යමක් ගොඩනැගීමට උත්සාහ කරන මොහොතේ - ඔබට සැබවින්ම රඳවා ගත හැකි ඕනෑම දෙයක් - ඔබ ධාන්‍ය මායිම්, දෝෂ සහ නොගැලපීම් හඳුන්වා දෙන අතර එමඟින් එම න්‍යායාත්මක සංඛ්‍යා වේගයෙන් බිඳ වැටේ. සෙන්ටිමීටර කිහිපයකට වඩා විශාල දෝෂ රහිත ග්‍රැෆීන් පත්‍රයක් 2025 දී වාණිජ පරිමාණයෙන් නොවිසඳුනු ඉංජිනේරු ගැටලුවක් ලෙස පවතී, ව්‍යුහාත්මක පැනලයක් ගැන සඳහන් නොකර.

ග්‍රැෆීන් අව්‍යාජ කම්පනයක් සොයා ගන්නේ ආකලන ද්‍රව්‍යයක් ලෙසය. කාබන් ෆයිබර් ෙරසින් පද්ධතිවලට ග්‍රැෆීන් පෙති හෝ ග්‍රැෆීන් ඔක්සයිඩ් ඇතුළත් කිරීම අන්තර්ලැමිනර් කැපුම් ශක්තිය, තාප සන්නායකතාවය සහ සමහර සූත්‍රගත කිරීම්වල විද්‍යුත් ක්‍රියාකාරිත්වය වැඩි දියුණු කරයි. ද්‍රව්‍යයකාබන් ෆයිබර් සංයුක්ත ඒවා වෙනුවට ආදේශකයක් නොවේ.

තීන්දුව:නැනෝ පරිමාණයෙන් කාබන් තන්තු වලට වඩා ග්‍රැෆීන් නිසැකවම ශක්තිමත් ය. ඉංජිනේරු පරිමාණයෙන්, එය වර්ධකයකි - සැලකිය යුතු එකක්, නමුත් ව්‍යුහාත්මක තන්තු සඳහාම ආදේශකයක් නොවේ. එහෙත්.

2. කාබන් නැනෝ ටියුබ් - සමීපතම න්‍යායික ප්‍රතිවාදියා

කඩදාසි මත ඇති සංඛ්‍යා සමඟ තර්ක කිරීම දුෂ්කර ය. කාබන් නැනෝ ටියුබ් වල න්‍යායික ආතන්ය ශක්තිය සහ තද බව ඇති අතර එය හොඳම ඉහළ-මොඩියුලස් කාබන් තන්තු ඉක්මවා යන තරම් විශාල ආන්තිකයන් ඇත, ඔබට ඒවායින් පරිමාණයෙන් ව්‍යුහාත්මක සංරචක ගොඩනගා ගත හැකි නම්, අභ්‍යවකාශ සහ මෝටර් ක්‍රීඩා කර්මාන්ත වෙනස් ලෙස පෙනෙනු ඇත.

ඒ "if" එක අවුරුදු තිහක් විතර එතන ඉඳගෙන ඉන්නවා.

මූලික ගැටළුව ද්‍රව්‍යය තේරුම් නොගැනීමයි - පර්යේෂකයන් හරියටම දන්නවා CNTs ක්‍රියා කරන්නේ ඇයි කියලා, භෞතික විද්‍යාව ඝනයි. ගැටළුව වන්නේ කාබන් නැනෝටියුබ් එකක් යනු නිර්වචනය අනුව නැනෝමීටර පරිමාණ වස්තුවක් වීමයි. බිලියන ගණනක් ඒවා එකම දිශාවකට පෙළගස්වා, සහසම්බන්ධව බන්ධනය කර, එම න්‍යායික ගුණාංග බිඳ දමන දෝෂ නොමැතිව අඛණ්ඩ තන්තුවක් සෑදීම කාර්මික පරිමාණ විසඳුමක සෑම බරපතල උත්සාහයකටම ප්‍රතිරෝධය දක්වා ඇති නිෂ්පාදන අභියෝගයකි. CNT තන්තු රසායනාගාර සැකසුම් තුළ පවතී. සමහරක් පාලිත පරීක්ෂණ වලදී ආකර්ෂණීය සංඛ්‍යා පළ කර ඇත. සැබෑ ව්‍යුහාත්මක යෙදුම් පිළිබිඹු කරන කොන්දේසි යටතේ සම්පූර්ණ දේපල කට්ටලය හරහා ඉහළ-මොඩියුලස් කාබන් තන්තු කිසිවකට අඛණ්ඩව අභිබවා යාමට නොහැකි වී ඇත.

CNT දැන් හොඳින් කරන්නේ ආකලන ද්‍රව්‍යයක් ලෙස ක්‍රියා කිරීමයි - කාබන් ෆයිබර් ප්‍රෙප්‍රෙග් හි දුම්මල අනුකෘතියක් හරහා ඒවා විසුරුවා හැරීම අන්තර්ලැමිනර් ෂියර් ශක්තිය වැඩි දියුණු කරයි, කාබන් ෆයිබර් සංයුක්තවල වඩාත් නොනැසී පවතින අසාර්ථක මාදිලියක් ආමන්ත්‍රණය කරයි. එය අව්‍යාජ, වාණිජමය වශයෙන් ප්‍රයෝජනවත් දායකත්වයකි. 1990 ගණන්වල CNT පර්යේෂණ සිරස්තල ජනනය කිරීමට පටන් ගත් විට කිසිවෙකු සිතින් මවාගත් දෙයක් නොවේ.

විද්‍යුත් සන්නායකතා කෝණය අනෙක් සජීවී යෙදුමයි: CNT වලට සංයුක්ත ව්‍යුහයන් සන්නායක බවට පත් කළ හැකි අතර, එබ්බවූ ලෝහ දැල්වල බර දඬුවමකින් තොරව, එය ගුවන් යානාවල අකුණු සැර වැදීමෙන් ආරක්ෂා වීමට සහ ඉලෙක්ට්‍රොනික ආවරණවල විද්‍යුත් චුම්භක ආවරණයට වැදගත් වේ.

තීන්දුව:CNT යනු අද ඔබට නිශ්චිතව දැක්විය හැකි කාබන්-තන්තු ද්‍රව්‍යවලට වඩා ශක්තිමත් ද්‍රව්‍යයක් නොවේ. ඒවා කාබන් ෆයිබර් සංයුක්ත වර්ධකයක් වන අතර එය අසාමාන්‍ය ස්වාධීන ගුණාංග ඇති අතර එය ඉංජිනේරු පරිමාණයෙන් ප්‍රකාශ කිරීමට තවමත් ක්‍රමයක් සොයාගෙන නොමැත. ඉදිරි දශකය තුළ එම වෙනස්කම් නිෂ්පාදන ක්‍රියාවලි සංවර්ධනයට වඩා ද්‍රව්‍ය විද්‍යාව මත අඩුවෙන් රඳා පවතී.

3. බෝරෝන් නයිට්‍රයිඩ් නැනෝ ටියුබ් - තාපය සතුරා වන තැන

ග්‍රැෆීන් සහ CNT කඩදාසි මත කාබන් ෆයිබර් වල ව්‍යුහාත්මක ප්‍රතිවාදීන් නම්, බෝරෝන් නයිට්‍රයිඩ් නැනෝ ටියුබ් සම්පූර්ණයෙන්ම වෙනස් දුර්වලතාවයක් ආමන්ත්‍රණය කරයි: බර තාපය සමඟ සම්බන්ධ වූ විට සිදුවන්නේ කුමක්ද යන්න.

BNNTs ව්‍යුහාත්මකව CNT වලට සමාන වේ - නල, නැනෝ පරිමාණය - නමුත් කාබන් වලට වඩා ප්‍රත්‍යාවර්ත බෝරෝන් සහ නයිට්‍රජන් පරමාණු වලින් ගොඩනගා ඇත. ඒවායේ ආතන්ය ශක්තිය සහ තද බව සැසඳිය හැකිය. තීරණාත්මක අවකලනය වන්නේ තාප ස්ථායිතාවයි: BNNTs 900°C පමණ දක්වා වාතයේ ව්‍යුහාත්මකව නොවෙනස්ව පවතී. කාබන් නැනෝ ටියුබ් 400°C පමණ ඔක්සිකරණය වී පිරිහීමට පටන් ගනී. සම්මත කාබන් තන්තු සංයුක්ත, දුම්මල අනුකෘතිය මත පදනම්ව, තිරසාර බරක් යටතේ 120°C සහ 250°C අතර කොතැනක හෝ ව්‍යුහාත්මක අඛණ්ඩතාව නැති වීමට පටන් ගනී.

හයිපර්සොනික් වාහන, නැවත ඇතුල්වීමේ තාප ආවරණ සහ ඊළඟ පරම්පරාවේ ජෙට් එන්ජින් සංරචක සඳහා, එම තාප පරතරය පාදසටහනක් නොවේ - එය සමස්ත නිර්මාණ ගැටළුවයි. 200°C දී ශක්තිය නැති කරන ද්‍රව්‍යයක්, එහි කාමර-උෂ්ණත්ව සංඛ්‍යා කොතරම් හොඳ වුවත්, 800°C දකින සංරචකයක් සඳහා අපේක්ෂකයෙකු නොවේ. BNNTs මෙම යෙදුම් සඳහා ක්‍රියාකාරීව සංවර්ධනය වෙමින් පවතී, නමුත් ඒවා බොහෝ දුරට පූර්ව නිෂ්පාදනයේ පවතී.

තීන්දුව:ව්‍යුහාත්මක බර සහ බරපතල තාපය එකට පැමිණෙන ඕනෑම යෙදුමක, BNNTs කාබන් ෆයිබර් - සහ වඩාත්ම දියුණු සංයුක්ත ද්‍රව්‍ය - සරලව නොගැලපෙන හැකියාවක් ලබා දෙයි. සීමාව වන්නේ කාර්ය සාධනය නොව ලබා ගැනීමේ හැකියාවයි.

4. සිලිකන් කාබයිඩ් තන්තු - දැනටමත් ක්‍රියාත්මක වන ඉහළ උෂ්ණත්ව විසඳුම

BNNT තවමත් බොහෝ දුරට සංවර්ධනය වෙමින් පවතින අතර, කාබන් තන්තු සම්පූර්ණයෙන්ම අසාර්ථක වන පරිසරවල අඛණ්ඩ සිලිකන් කාබයිඩ් තන්තු දැනටමත් සේවයේ පවතී.

SiC තන්තු 1,000°C ට වැඩි උෂ්ණත්වවලදී ව්‍යුහාත්මක ගුණාංග පවත්වා ගෙන යන අතර, ජෙට් එන්ජින් උණුසුම් කොටස්, ටර්බයින සංරචක සහ අභ්‍යවකාශ තාපන හුවමාරුකාරක සඳහා ශක්‍ය වේ - කාබන් තන්තු සංවාදයේ පවා නොමැති යෙදුම්. ඔවුන් කාබන් තන්තු වල සම්පීඩ්‍යතා ශක්ති ගැටළුව ද විසඳයි: කාබන් තන්තු වල අඩුවෙන් සාකච්ඡා කරන ලද සීමාවන්ගෙන් එකක් වන්නේ එහි සම්පීඩ්‍යතා ශක්තිය එහි ආතන්ය ශක්තියට වඩා සැලකිය යුතු ලෙස පහළින් පිහිටා තිබීමයි, එය අක්ෂීය සම්පීඩනය යටතේ ක්ෂුද්‍ර බක්ලින් වලට තනි තන්තු ප්‍රතිචාර දක්වන ආකාරයෙහි ප්‍රතිවිපාකයකි. SiC තන්තු වලට එම අසමමිතිය එකම මට්ටමකට නොමැත.

ප්‍රායෝගික සීමාවන් වන්නේ පිරිවැය සහ සැකසුම් හැකියාවයි. SiC තන්තු සංයුක්ත සඳහා කාබන් තන්තු සමඟ භාවිතා කරන පොලිමර් අනුකෘති වෙනුවට සෙරමික් අනුකෘති පද්ධති අවශ්‍ය වේ, එනම් වෙනස් මෙවලම්, වෙනස් සැකසුම් උෂ්ණත්වයන් සහ එක් කොටසකට ඉහළ පිරිවැය. එම හේතූන් මත ඒවා පටු යෙදුම් අවකාශයක් අත්පත් කර ගනී.

තීන්දුව:අධික තාප සහ විඛාදන තත්ත්වයන් යටතේ ව්‍යුහාත්මක අඛණ්ඩතාව සඳහා, SiC තන්තු කාබන් තන්තු වලට වඩා සමීප නොවන ආකාරවලින් අභිබවා යයි. උෂ්ණත්ව ලියුම් කවරය කාබන් තන්තු පාලනය කරන තැන, SiC තන්තු බොහෝ විට ඉංජිනේරු පිළිතුර වේ - සහ මෙම ලැයිස්තුවේ ඇති බොහෝ ද්‍රව්‍ය මෙන් නොව, එය නිෂ්පාදන දෘඩාංගවල දැනටමත් පවතින පිළිතුරකි.

5. UHMWPE තන්තු (ඩයිනීමා, වර්ණාවලි) - තද බව තද බව පරාජය කරන විට

කාබන් ෆයිබර් අලංකාර ලෙස අසාර්ථක නොවේ. එය ගිය විට, එය එකවරම යයි - හදිසි අස්ථි බිඳීමක්, අනතුරු ඇඟවීමක් නැත, ඔබව ඉඟි කිරීමට විරූපණයක් නැත. එම බිඳෙනසුලු බව එහි අසාමාන්‍ය තද බව සහ නිශ්චිත ශක්තිය සඳහා ඔබ පිළිගන්නා හුවමාරුව වන අතර, ගුවන් යානා ව්‍යුහයන් හෝ ධාවන ඒකකෝක් වලදී, එය ඉංජිනේරු විද්‍යාව අර්ථවත් කරන හුවමාරුවකි.

ඩයිනීමා සහ ස්පෙක්ට්‍රා සම්පූර්ණයෙන්ම වෙනස් භෞතික විද්‍යාවක් මත ක්‍රියා කරයි. දෙකම UHMWPE තන්තු - අතිශය ඉහළ අණුක බර පොලිඑතිලීන් - වන අතර ඒවා සැබවින්ම සුවිශේෂී වන්නේ විරූපණයට ප්‍රතිරෝධය දැක්වීමට වඩා ශක්තිය අවශෝෂණය කර ගැනීමයි. ඒකක බරකට ඒවායේ නිශ්චිත ශක්ති අවශෝෂණය ඕනෑම ව්‍යුහාත්මක තන්තු වලින් ඉහළම අගය අතර වේ. ඩයිනීමා වලින් සාදන ලද පැනලයක් යමක් තදින් පහර දුන් විට කැඩී නොයයි; එය දිගු කරයි, බර බෙදා හරියි, සහ ද්‍රව්‍යය පුරා බලපෑම විසුරුවා හරියි. නිර්මාණ ගැටළුව පියාපතක් හැඩයෙන් තබා ගැනීමට වඩා උණ්ඩයක් හෝ තලයක් නැවැත්වීමේදී ඔබට අවශ්‍ය වන්නේ එම හැසිරීමයි.

සඳහන් කළ යුතු තවත් ගුණාංග තිබේ: UHMWPE තන්තු ජලයේ පාවෙන අතර, එය සමුද්‍ර ලණු සහ කිලෝමීටරයකට වඩා බර සංයෝග කේබල් මත පිහිටා ඇති වෙරළබඩ නැංගුරම් රේඛා සඳහා වැදගත් වේ. ඒවා සීරීම් සහ බොහෝ රසායනික නිරාවරණයන්ට එරෙහිව හොඳින් රඳවා තබා ගනී. සහ මෙන් නොවකාබන් ෆයිබර් සංයුක්ත, ඒවා අච්චු නැත, ස්වයංක්‍රීය ක්ලේව් නැත, දුම්මල නැත - කැපුම්-ප්‍රතිරෝධී අත්වැසුම්, ශරීර සන්නාහ සහ ආරක්ෂිත රෙදිපිළි වලට කෙලින්ම වියන ලද තරම් නම්‍යශීලී වේ.

දෘඪතා පරතරය සැබෑ ය. UHMWPE හි ප්‍රත්‍යාස්ථතා මාපාංකය කාබන් තන්තු වලට වඩා සැලකිය යුතු ලෙස අඩු බැවින්, බර යටතේ අපගමනය පාලන සීමාව වන ව්‍යුහාත්මක යෙදුම් සඳහා එය බැහැර කරයි. ඩයිනීමා වෙතින් කිසිවෙකු ගුවන් යානා ස්පාර් ගොඩනඟන්නේ නැත.

නමුත් ප්‍රශ්නය වෙනස් ආකාරයකින් සකස් කරන්න - බර ස්ථිතික නොව චාලක වන විට කාබන් ෆයිබර් වලට වඩා ශක්තිමත් කුමක්ද? - සහ UHMWPE ඇත්ත වශයෙන්ම නිර්මාණය පාලනය කරන මෙට්‍රික් මත ජය ගනී. එය වෙනස් කාර්ය සාධන අවකාශයක්, අඩු එකක් නොවේ.

තීන්දුව:බලපෑම් ප්‍රතිරෝධය සහ තද බව සම්බන්ධයෙන්, UHMWPE තන්තු, මැනිය හැකි, යෙදුම්-නිර්වචනය කරන ආකාරවලින් කාබන් ෆයිබර් සංයුක්ත අභිබවා යයි. බැලස්ටික් ආරක්ෂාව සඳහා ශක්තිමත්ම සැහැල්ලු ද්‍රව්‍යය දැඩිම එකක් නොවේ - එය අසාර්ථක වීමට පෙර වැඩිම ශක්තිය අවශෝෂණය කරන එකකි.

6. ලෝහ අනුකෘති සංයුක්ත - ලෝහමය සහ සංයුක්ත ගුණාංග පාලම් කිරීම

ඉංජිනේරු ගැටළු කාණ්ඩයක් තියෙනවා ඒක තමයිකාබන් ෆයිබර් සංයුක්තදුර්වල ලෙස හසුරුවන අතර පිරිසිදු ලෝහ මිල අධික ලෙස හසුරුවන අතර MMC පවතින්නේ ඒ නිසාය.

කක්ෂයේ 300°C තාප පැද්දීම හරහා සැහැල්ලු, මානයන්ගෙන් ස්ථායී, භූගත කිරීම සඳහා විද්‍යුත් සන්නායකතාවය සහ කම්පන බර යටතේ නැමෙන්නේ නැති තරම් දැඩි විය යුතු චන්ද්‍රිකා වරහනක් ගන්න. පොලිමර්-න්‍යාස කාබන් ෆයිබර් කොටසක් එම අවශ්‍යතා දෙකක් ආවරණය කරයි. ඇලුමිනියම් MMC - සිලිකන් කාබයිඩ් අංශු වලින් ශක්තිමත් කරන ලද ලෝහය - හතරම ආවරණය කළ හැකිය. එය බර තරඟයකින් ජය නොගනු ඇතසීඑෆ්ආර්පීනිශ්චිත තද බව, ශක්තිමත් නොකළ ඇලුමිනියම් වලට වඩා අර්ථවත් ලෙස වැඩිදියුණු වන අතර, පොලිමර් සංයුක්ත සමඟ අරගල කරන තාප සහ විද්‍යුත් හැසිරීම් සඳහා විසඳුම් අවශ්‍ය නොවේ.

මෝටර් රථ තිරිංග භ්‍රමක යනු පිරිසිදු උදාහරණයකි. කාර්යය වන්නේ ඇඳීමට ප්‍රතිරෝධය දක්වමින් සහ මාන අඛණ්ඩතාව පවත්වා ගනිමින් නැවත නැවතත් අධික තිරිංග යටතේ දැවැන්ත තාප ප්‍රමාණයක් අවශෝෂණය කර විසුරුවා හැරීමයි. මෝටර් ක්‍රීඩා වල ඉහළ කෙළවරේ මෙම යෙදුමේ කාබන් ෆයිබර් සංයුක්ත භාවිතා කරනු ලැබේ, නමුත් ඒවාට පටු කලාපයක් තුළ රැඳී සිටීමට මෙහෙයුම් උෂ්ණත්වයන් අවශ්‍ය වන අතර ප්‍රතිස්ථාපනය කිරීමට මිල අධික වේ. සිලිකන් කාබයිඩ් ශක්තිමත් කරන ලද ඇලුමිනියම් MMC පුළුල් තාප පරාසයක් හසුරුවයි, වැඩි අපයෝජනයක් ඉවසයි, සහ ප්‍රතිස්ථාපන කාල පරතරයන් ප්‍රායෝගික විය යුතු මාර්ග යෙදුම් සඳහා සේවා චක්‍රයකට අඩු පිරිවැයක් දරයි.

සම්පීඩ්‍යතා ශක්ති ලක්ෂ්‍යය පැහැදිලිව සඳහන් කිරීම වටී: කාබන් තන්තු වල සම්පීඩ්‍යතා ශක්තිය එහි ආතන්ය ශක්තියට වඩා සැලකිය යුතු ලෙස අඩුය - තන්තු ක්ෂුද්‍ර බක්ලිං වලට ප්‍රතිචාර දක්වන ආකාරයෙහි ප්‍රතිවිපාකයකි. MMCs එම අසමමිතිය දරන්නේ නැත. ප්‍රධාන වශයෙන් සම්පීඩනයේදී පටවා ඇති සංරචක සඳහා - දරණ පෘෂ්ඨ, අක්ෂීය භාරය යටතේ ව්‍යුහාත්මක නෝඩ්, සවි කරන දෘඩාංග - එය ආතන්ය ශීර්ෂ අංකවලට වඩා වැදගත් වේ.

තීන්දුව:නිශ්චිත ආතන්ය ශක්තිය මත MMC කාබන් ෆයිබර් අභිබවා යන්නේ නැත. ඇතැම් යෙදුම් සඳහා එකවර අවශ්‍ය වන තාප පරාසය, සම්පීඩ්‍යතා ශක්තිය, විද්‍යුත් හැසිරීම සහ බලපෑම් දෘඪතාව යන සංයෝජනය මත ඒවා එය අභිබවා යයි. සැලසුමට ලෝහයක් මෙන් හැසිරෙන නමුත් දියුණු සංයුක්තයකට සමීපව ක්‍රියා කරන ද්‍රව්‍යයක් අවශ්‍ය වූ විට, MMC කාබන් ෆයිබර් කිසි විටෙකත් නිර්මාණය නොකළ පරතරයක් පුරවයි.

කාබන් ෆයිබර් තවමත් බොහෝ විට ජය ගන්නේ ඇයි?

ඉහත කිසිවක් තර්කයක් නොවේ, එයකාබන් ෆයිබර්යල් පැන ගොස් ඇත. ඉහළ කාර්යසාධනයක් සහිත ව්‍යුහාත්මක යෙදුම්වල එහි අඛණ්ඩ ආධිපත්‍යය කිසිදු තරඟකරුවෙකු වසා නොදැමූ සැබෑ වාසි පිළිබිඹු කරයි.

නිෂ්පාදන පරිසර පද්ධතිය යනු කලාතුරකින් සඳහන් වන කොටසයි. කාබන් ෆයිබර් සංයුක්ත දශක ගණනාවක ක්‍රියාවලි පිරිපහදු කිරීම් වලින් ප්‍රතිලාභ ලබයි - පිරිසැලසුම් ශිල්පීය ක්‍රම, ස්වයංක්‍රීය ක්ලේව් චක්‍ර, විනාශකාරී නොවන පරීක්ෂණ ක්‍රම, අලුත්වැඩියා ප්‍රොටෝකෝල, සැලසුම් කළ හැකි දත්ත සමුදායන්, සහතික කළ සැපයුම් දාම. 2025 දී කාබන් ෆයිබර් සංයුක්ත කොටසක් නියම කරන ඉංජිනේරුවෙකුට මෙම ලැයිස්තුවේ ඇති බොහෝ ද්‍රව්‍ය සඳහා තවමත් නොපවතින සමාකරණ මෙවලම්, අසාර්ථක මාදිලියේ පුස්තකාල සහ සැපයුම්කරු සුදුසුකම් ක්‍රියාවලීන් වෙත ප්‍රවේශය ඇත. එම ආයතනික දැනුමට සැබෑ ඉංජිනේරු වටිනාකමක් ඇති අතර, එම ද්‍රව්‍යයේ පරීක්ෂණ කූපන් පත් කොතරම් හොඳ පෙනුමක් තිබුණත් එය ස්වයංක්‍රීයව නව ද්‍රව්‍යයකට මාරු නොවේ.

ග්‍රැෆීන් සහ CNT නිසැකවම දියුණු වනු ඇත.කාබන් ෆයිබර් සංයුක්තඒවා ප්‍රතිස්ථාපනය කිරීමට පෙර. SiC තන්තු සහ BNNTs කාබන් තන්තු කිසි විටෙකත් විසඳීමට නිර්මාණය කර නොමැති තාප ගැටළු වලට විසඳුම් ලබා දෙයි. UHMWPE සම්පූර්ණයෙන්ම වෙනස් බර අවස්ථා සහිත යෙදුම්වල දෘඪතා ගැටලුවක් ආමන්ත්‍රණය කරයි. රටාව අනුකූල වේ: මෙම ද්‍රව්‍ය කිසිවක් පුවරුව හරහා කාබන් තන්තු පරාජය නොකරයි. කාබන් තන්තු වල සැලසුම් සම්මුති වඩාත් වැදගත් වන නිශ්චිත අක්ෂයක් මත ඒ සෑම එකක්ම එය පරාජය කරයි.

ක්ෂේත්‍රය ඇත්තටම ගමන් කරන තැන

වඩාත් ප්‍රයෝජනවත් ප්‍රශ්නය වන්නේ කුමන ද්‍රව්‍යය ප්‍රතිස්ථාපනය කරන්නේද යන්න නොවේ.කාබන් ෆයිබර් — මේ ද්‍රව්‍ය එකට භාවිතා වන ආකාරය එයයි.

කාබන් ෆයිබර් ප්‍රාථමික ලැමිෙන්ට් එකක් සහිත ව්‍යුහාත්මක පැනල්, අන්තර්-ලැමිනර් තද බව සඳහා ග්‍රැෆීන්-වැඩිදියුණු කළ දුම්මල සහ ඉහළ උෂ්ණත්ව කලාපවල දේශීයකරණය කළ SiC තන්තු ශක්තිමත් කිරීම සමපේක්ෂන නොවේ. ඒවා ප්‍රධාන අභ්‍යවකාශ වැඩසටහන් වල ක්‍රියාකාරී සංවර්ධනයේ පවතී. සංකල්පය - ධූරාවලි සංයුක්ත, හෝ එකවර බහු පරිමාණයන්ගෙන් නිර්මාණය කරන ලද ද්‍රව්‍ය පද්ධති - ව්‍යුහාත්මක ද්‍රව්‍ය නිශ්චිත කරන ආකාරයෙහි අව්‍යාජ මාරුවක් නියෝජනය කරයි. කොටසක් සඳහා හොඳම තනි ද්‍රව්‍යය තෝරා ගැනීම වෙනුවට, ඉංජිනේරුවන් නිශ්චිත බර අවස්ථා, උෂ්ණත්ව අනුක්‍රමණ සහ අසාර්ථක මාතයන්ට ගැලපෙන ද්‍රව්‍ය සංයෝජන නිර්මාණය කිරීමට පටන් ගෙන තිබේ.

තරඟකාරී රාමුකරණය - ග්‍රැෆීන් එදිරිව කාබන් තන්තු, CNT එදිරිව කාබන් තන්තු - තාක්ෂණය ගමන් කරන දිශාව මග හැරේ. "කාබන් තන්තු වලට වඩා ශක්තිමත් දේ" සඳහා පිළිතුර වැඩි වැඩියෙන්: ශක්තිමත් කිරීමේ අදියර කිහිපයකින් එකක් ලෙස කාබන් තන්තු අඩංගු සංයුක්තයක්, ඒ සෑම එකක්ම එය හොඳින් ක්‍රියා කරන තැනට දායක වේ.

සාරාංශය

කාබන් ෆයිබර් ශක්තිමත්ම ද්‍රව්‍යය නොවේ. එය පුළුල් පරාසයක ව්‍යුහාත්මක යෙදුම් හරහා ඇති වඩාත්ම ප්‍රායෝගික ශක්තිමත් ද්‍රව්‍යයයි - තවද එය ඕනෑම තනි කාර්ය සාධන මිනුමකට වඩා ඉවත් කිරීමට අපහසු මාතෘකාවකි.