কার্বন ফাইবার কম্পোজিটের অনেক উত্তেজনাপূর্ণ ব্যবহার এবং অ্যাপ্লিকেশন

 

কার্বন ফাইবার কম্পোজিট কি?

কম্পোজিট উপকরণ একটি পলিমার রজন মধ্যে আবদ্ধ একটি reinforcing ফাইবার গঠিত. কম্পোজিটগুলিতে অনেকগুলি রজন ফর্মুলেশন এবং ফাইবার ব্যবহার করা হয়, কিন্তু কার্বন ফাইবার অনেকগুলি উচ্চ কার্যকারিতা পণ্যগুলিতে পাওয়া একটি উপাদান হিসাবে আলাদা। অ্যাপ্লিকেশনগুলিতে যেখানে উচ্চ শক্তি তৈরি করার সময় ওজন হ্রাস করাকে অগ্রাধিকার দেওয়া হয়, কার্বন ফাইবার হল অনেক উন্নত কম্পোজিট কাঠামোতে শক্তিবৃদ্ধির পছন্দ।

 

কম্পোজিট স্ট্রাকচারে কার্বন ফাইবার পাওয়া যায় যেখানে শক্তি এবং হালকা ওজন একটি সুবিধা; এটি উচ্চ-স্পোর্টসকার, রেসকার, উচ্চ-পারফরম্যান্স বোট, বিমান ও মহাকাশ যান, চিকিৎসা সরঞ্জাম এবং ক্রীড়া সামগ্রীর সরঞ্জাম সহ, স্কিস, স্নোবোর্ড, টেনিস র‌্যাকেট, গল্ফ ক্লাব এবং অন্যান্য শত শত পণ্যগুলিতে পাওয়া যেতে পারে৷

 

কার্বন ফাইবার কম্পোজিটগুলির জন্য অ্যাপ্লিকেশনগুলি সাধারণ অর্থনীতির তুলনায় দ্রুত গতিতে বাড়ছে কারণ লাইটওয়েট অ্যাডভান্সড কম্পোজিট স্ট্রাকচারের প্রয়োজনীয়তা বৃদ্ধি পাচ্ছে। প্রযুক্তির অগ্রগতি এবং অ্যাপ্লিকেশন বৃদ্ধির সাথে সাথে অর্থনীতিবিদরা শিল্পের সুযোগগুলিতে উল্লেখযোগ্য বৃদ্ধির পূর্বাভাস দিয়েছেন। কার্বন ফাইবার কম্পোজিট কীভাবে উচ্চ-কার্যক্ষমতার পণ্য তৈরি করে বা ওজন কমানোর মাধ্যমে শক্তি সঞ্চয়-তে ভূমিকা রাখে সে বিষয়ে আগ্রহী? কার্বন ফাইবারের ব্যবহার সম্পর্কে আরও জানুন, এবং কীভাবে সম্মিলিত প্রযুক্তির ভবিষ্যতে জড়িত হতে হয়।

 

কার্বন ফাইবার কি?

কার্বন ফাইবার, গ্রাফাইট ফাইবার নামেও পরিচিত, একটি শক্তিশালী, হালকা ওজনের উপাদান যা শত শত পৃথক কার্বন ফিলামেন্ট থেকে তৈরি যা মানুষের চুলের চেয়ে আট গুণ পাতলা। ফিলামেন্টগুলি দীর্ঘ শৃঙ্খলে সংযুক্ত কার্বন পরমাণু দ্বারা গঠিত। ওজন অনুসারে, একটি কার্বন ফাইবার কম্পোজিট স্টিলের চেয়ে পাঁচগুণ শক্তিশালী এবং এর উচ্চ প্রসার্য শক্তির ফলে দ্বিগুণ শক্ত।

কার্বন ফাইবার কিভাবে তৈরি হয়?

কার্বন ফিলামেন্টগুলি একটি এক্রাইলিক{0}}ভিত্তিক প্লাস্টিক দিয়ে শুরু হয় যা পলিঅ্যাক্রিলোনিট্রিল (PAN) নামে পরিচিত। পলিঅ্যাক্রিলোনিট্রিল (PAN) ফাইবারগুলিকে ফিলামেন্টে গরম করে এবং ঘোরানোর মাধ্যমে একটি বহু-পদক্ষেপ প্রক্রিয়া শুরু হয়। এই ফিলামেন্টগুলি তারপরে প্রায় 3,000 ফারেনহাইটের উচ্চ তাপমাত্রায় উত্তপ্ত হয়, যা অক্সিডেশন এবং কার্বনাইজেশনের মধ্য দিয়ে যায় যা অ{6}}কার্বন উপাদানগুলিকে সরিয়ে দেয় এবং কার্বন পরমাণুগুলিকে শক্তভাবে-প্যাক করা স্ফটিকগুলিতে সারিবদ্ধ করে। ফলস্বরূপ কার্বন ফাইবারগুলি একটি পৃষ্ঠ চিকিত্সা পায়, বান্ডিলে একত্রিত হয় এবং স্পুলগুলিতে মোড়ানো হয়। এই ফাইবারগুলি হয় কার্বন "টো" নামে পরিচিত বড় বান্ডিলে বা কাপড়ে বোনা হয়।

 

কার্বন ফাইবার কিভাবে ব্যবহার করা হয়?

কার্বন ফাইবার টো বা বোনা কাপড়ের স্ট্র্যান্ডগুলি একটি পলিমার রজন, যেমন ইপোক্সির সাথে পরিপূর্ণ হয় এবং একটি ছাঁচে আকৃতি হয়। নিরাময় করা রজন কার্বন ফিলামেন্টগুলিকে আবদ্ধ করে এবং পণ্যের পছন্দসই আকারে একটি অনমনীয় ম্যাট্রিক্স তৈরি করে। রজন ম্যাট্রিক্স (ইপক্সি) এবং শক্তিবৃদ্ধি ফাইবার (কার্বন) এর সংমিশ্রণ একটি যৌগিক উপাদান তৈরি করে। কার্বন ফাইবার রিইনফোর্সড কম্পোজিটগুলির বৈশিষ্ট্য হল হালকা ওজন, অনমনীয়তা এবং উচ্চ প্রসার্য শক্তি।

 

কার্বন ফাইবারের ভোর

কার্বন ফাইবারের ইতিহাস 19 শতকের শেষের দিকে যখন টমাস এডিসন প্রথম আলোর বাল্ব পরীক্ষার জন্য ফিলামেন্ট হিসাবে কার্বন ফাইবার ব্যবহার করেছিলেন। যাইহোক, 1950 এর দশক পর্যন্ত কার্বন ফাইবার একটি উচ্চ-শক্তির উপাদান হিসাবে উত্পাদিত হয় নি।

1958 সালে কম্পোজিট উপাদান হিসেবে কার্বন ফাইবারের ব্যবহার শুরু হয়। ডঃ রজার বেকন, ইউনিয়ন কার্বাইড, কার্বনাইজড না হওয়া পর্যন্ত রেয়নের স্ট্র্যান্ডগুলিকে প্রায় 3,000 ডিগ্রি ফারেনহাইট তাপমাত্রায় গরম করে কার্যক্ষম কার্বন ফাইবার তৈরি করেছিলেন। এই প্রক্রিয়াটি ছিল আধুনিক কার্বন ফাইবার উৎপাদন পদ্ধতির অগ্রদূত। 1960 এর দশকে ইউনিয়ন কার্বাইড দ্বারা উদ্ভাবিত প্রক্রিয়া ব্যবহার করে কার্বন ফাইবারের প্রথম বাণিজ্যিক উৎপাদন দেখা যায়। একটি যৌগিক শক্তিবৃদ্ধি হিসাবে কার্বন ফাইবারের সম্ভাবনা স্বীকৃত হয়েছিল এবং রোলস রয়েস জেট ইঞ্জিনের উপাদানগুলিতে তাদের অন্তর্ভুক্ত করা শুরু করেছিল।

1970 এর দশকে, মহাকাশ শিল্প কম্পোজিট প্রযুক্তিতে অগ্রগতি চালায় এবং কার্বন ফাইবারের প্রয়োগগুলি আরও ভাল নথিভুক্ত এবং পরিমার্জিত হয়ে ওঠে। এই প্রযুক্তিটি কাঠামোতে প্রয়োগ করার জন্য দৌড় চলছিল যেখানে ওজন হ্রাস করা এবং শক্তি বৃদ্ধি করা গুরুত্বপূর্ণ ছিল। কারণ কাঁচা কার্বন ফাইবার অন্যান্য ফাইবার শক্তিবৃদ্ধির চেয়ে বেশি খরচ করে এটি সমালোচনামূলক অ্যাপ্লিকেশনগুলিতে অভিযোজিত হয়েছে যেখানে খরচ কার্যক্ষমতার জন্য গৌণ ছিল।

1980-এর দশকে, কার্বন ফাইবার কম্পোজিটগুলির একটি উল্লেখযোগ্য বৃদ্ধি ঘটেছিল কারণ এই উপকরণগুলি ক্রীড়া সামগ্রী শিল্পে তাদের পথ তৈরি করতে শুরু করেছিল। স্কিস, স্নোবোর্ড, টেনিস র‌্যাকেট, গল্ফ ক্লাব, মাছ ধরার খুঁটি এবং সাইকেল ফ্রেমে কার্বন ফাইবার উপাদানগুলি তাদের লাইটওয়েট এবং উচ্চ-শক্তি বৈশিষ্ট্যের জন্য বৈশিষ্ট্যযুক্ত হতে শুরু করে৷ বাণিজ্যিক খাতে, অটো, মোটর রেসিং এবং সামুদ্রিক শিল্পগুলি গাড়ির ওজন কমাতে এবং কর্মক্ষমতা উন্নত করতে কার্বন ফাইবার নিয়ে পরীক্ষা শুরু করে। একই সাথে, মহাকাশ এবং প্রতিরক্ষা অ্যাপ্লিকেশনগুলি প্রকৌশল জ্ঞানকে এগিয়ে নিয়ে যাচ্ছিল-কীভাবে কার্বন ফাইবার কম্পোজিটগুলিকে সর্বোচ্চ কার্যক্ষমতার অ্যাপ্লিকেশনগুলিতে প্রয়োগ করা যায়৷

1990 এর মধ্যে কার্বন ফাইবার কম্পোজিটের ব্যবহার বৃদ্ধি পায় কারণ নির্মাতারা খরচ কমাতে এবং কার্বন ফাইবারের গুণমান উন্নত করার উপায় খুঁজে পান। এটি নির্মাণ এবং বায়ু শক্তি সেক্টর সহ বিস্তৃত অ্যাপ্লিকেশনের দিকে পরিচালিত করে।

কার্বন ফাইবার, একটি কম্পোজিট প্রধান হিসাবে, 2000 এর মধ্যে মূলধারা হয়ে ওঠে। এই উপাদানটি আর উচ্চ-অ্যাপ্লিকেশানের মধ্যে সীমাবদ্ধ ছিল না বরং ভোক্তা ইলেকট্রনিক্স থেকে অবকাঠামো পর্যন্ত বিস্তৃত শিল্পে ব্যবহৃত হচ্ছে। পরবর্তী দুই দশকে, বোয়িং 787 এবং এয়ারবাস A350 এয়ারলাইনারগুলির মতো ক্রমবর্ধমান উচ্চ-প্রোফাইল অ্যাপ্লিকেশনগুলিতে উন্নত কম্পোজিটগুলি ব্যবহার করা হয়েছিল৷ স্বয়ংচালিত শিল্প মোটর রেসিং গ্রহণ করেছে-অনুপ্রাণিত কম্পোজিট প্রযুক্তি এবং উচ্চ-সব ধরনের নৌকা প্রাথমিক কাঠামো হিসেবে কার্বন কম্পোজিট ব্যবহার করে। সীমিত উপাদান বিশ্লেষণ এবং কম্পিউটেশনাল ফ্লুইড ডাইনামিকসের মতো প্রকৌশল সরঞ্জামগুলির আবির্ভাব এই কম্পোজিট সামগ্রীগুলির জন্য কর্মক্ষমতা এবং অ্যাপ্লিকেশনগুলিকে ক্রমাগত বাড়িয়ে চলেছে৷

 

কার্বন ফাইবারের কিছু সত্যিই দুর্দান্ত অ্যাপ্লিকেশন

আজ, কার্বন ফাইবার কম্পোজিটগুলির জন্য একটি অ্যাপ্লিকেশন নিয়মিতভাবে উপস্থিত হয়। অতীতে, কার্বন ফাইবার বিদেশী এবং ব্যয়বহুল ছিল, আপনি এখন শিল্প এবং পণ্যগুলির একটি বিশাল পরিসরে কার্বন ফাইবার খুঁজে পেতে পারেন যেমন:

 

সামুদ্রিক

কার্বন ফাইবার কম্পোজিটগুলি কয়েক দশক ধরে উচ্চ-কার্যক্ষমতাসম্পন্ন রেসিং ক্রাফটের মূল ভিত্তি। আমেরিকার কাপ বোটগুলি প্রযুক্তিকে সীমায় নিয়ে যাওয়ার উদাহরণ, কার্বন ফাইবার কাঠামো যা মহাকাশ নির্মাণের প্রতিদ্বন্দ্বী। প্রোডাকশন বোটগুলি ক্রমবর্ধমানভাবে কার্বন ফাইবারকে ভ্যাকুয়াম ইনফিউশন প্রক্রিয়াকরণে একীভূত করছে একটি হালকা এবং দ্রুত নৈপুণ্য তৈরির লক্ষ্যে।

 

মোটরগাড়ি

অটো ম্যানুফ্যাকচারিংয়ে কার্বন ফাইবার ক্রমবর্ধমানভাবে গৃহীত হয়েছে। এই উপকরণগুলি প্রথমে ফর্মুলা 1 এবং ইন্ডি গাড়িতে ব্যবহার করা হয়েছিল, যেগুলি মহাকাশ প্রযুক্তির প্রাথমিক গ্রহণকারী ছিল। তারপরে এটি বিদেশী উচ্চ-স্পোর্টস কারগুলিতে নেমে আসে এবং বর্তমানে এটি উত্পাদন গাড়িতে প্রবেশ করছে৷ "হালকা ওজন" হল স্বয়ংচালিত নকশার একটি প্রধান লক্ষ্য কার্যক্ষমতা উন্নত করা এবং পরিবেশগত প্রভাব কমানো। NASCAR সম্প্রতি কাপ সিরিজের গাড়ির জন্য কম্পোজিট বডিতে স্থানান্তরিত হয়েছে। এই নতুন সংস্থাগুলি এতটাই শক্ত প্রমাণিত হয়েছে যে এটি রেসিংয়ের শৈলী পরিবর্তন করেছে কারণ গাড়িগুলি আরও বেশি অপব্যবহার সহ্য করতে পারে।

 

পরিবহন

ট্রাকিং শিল্প বায়ুগতিবিদ্যা এবং জ্বালানী অর্থনীতি উন্নত করতে কয়েক দশক ধরে কম্পোজিট উপাদান ব্যবহার করেছে। ভারী ট্রাক ডিজাইনে একটি মুলতুবি বিপ্লব রয়েছে যা ব্যাপকভাবে উন্নত এরোডাইনামিকস এবং কম ওজনকে অন্তর্ভুক্ত করবে। এই উদ্ভাবনগুলি অ্যারোডাইনামিক ড্র্যাগ কমাতে কম্পোজিট উপাদান এবং ডিজাইনের উপর ভিত্তি করে। এটি অনুমান করা হয় যে মসৃণ লাইটওয়েট কম্পোজিট উপাদানগুলির সাথে তৈরি নতুন ডিজাইনের ফলে বছরে $50 বিলিয়ন ডলারের উপরে জ্বালানী সাশ্রয় হতে পারে।

 

বিমান, মহাকাশ এবং প্রতিরক্ষা

বাণিজ্যিক বিমান, সামরিক বিমান, লঞ্চ যান এবং অরবিটাল মহাকাশযান থেকে বর্ণালী জুড়ে খুঁজছেন, কার্বন ফাইবার কম্পোজিট কর্মক্ষমতা উদ্দেশ্য পূরণে একটি ক্রমবর্ধমান গুরুত্বপূর্ণ ভূমিকা পালন করে। কম্পোজিট ইঞ্জিনিয়ারিং এই অঙ্গনে ভালভাবে বিকশিত হয়েছে এবং চলমান উদ্ভাবনগুলি নিয়মিতভাবে ঘোষণা করা হয়। শ্রেণীবদ্ধ সামরিক ও প্রতিরক্ষা উন্নত প্রযুক্তি প্রকল্পের জন্য বিপুল পরিমাণ কার্বন ফাইবার বরাদ্দ করা হয়েছে। বাণিজ্যিক ক্ষেত্রে, কয়েক ডজন উল্লম্ব উড্ডয়ন-অফ (VTOL) বৈদ্যুতিক বিমানগুলি এখন প্রত্যয়িত হচ্ছে বা বিকাশের পথে রয়েছে৷ এই সমস্ত নতুন বিমান একটি প্রাথমিক কাঠামোগত উপাদান হিসাবে কার্বন কম্পোজিট ব্যবহার করে।

 

খেলাধুলার সামগ্রী

কার্বন ফাইবার কম্পোজিটগুলি তার শক্তি এবং হালকা ওজনের কারণে ক্রীড়া সামগ্রীর বিশ্ব জুড়ে পাওয়া যায়। এর মধ্যে রয়েছে: হকি স্টিক, টেনিস র‌্যাকেট, তীরন্দাজ ধনুক, গল্ফ ক্লাব এবং মাছ ধরার খুঁটি, স্কি, স্নোবোর্ড, ওয়েকবোর্ড, কাইটবোর্ড এবং ফয়েল বোর্ড। সকলেই সারিবদ্ধ শেল এবং সাইকেলের সাথে কার্বন ফাইবার ব্যবহার করে।

 

ওষুধ

চিকিৎসা ক্ষেত্র হল আরেকটি শিল্প যেখানে সাম্প্রতিক বছরগুলিতে কার্বন ফাইবার উল্লেখযোগ্য প্রভাব ফেলেছে। কার্বন ফাইবার এক্স-রশ্মি চিত্রগুলিতে স্বচ্ছ, যার ফলে এক্স-বিস্তৃত পরিসরে এবং ইমেজিং সরঞ্জামগুলিতে এটি ব্যবহার করা হয়েছে৷ কার্বন ফাইবার কৃত্রিম অঙ্গগুলিতেও ব্যবহৃত হয়, যা শক্তিশালী, হালকা এবং পরতে ও ব্যবহারে আরামদায়ক।