କାର୍ବନ-କାର୍ବନ ମିଶ୍ରିତ ସାମଗ୍ରୀର ସାରାଂଶ
କାର୍ବନ/କାର୍ବନ (C/C) ମିଶ୍ରିତ ସାମଗ୍ରୀଏହା ଏକ କାର୍ବନ ଫାଇବର ପ୍ରଶସ୍ତ ମିଶ୍ରିତ ସାମଗ୍ରୀ ଯାହାର ଉଚ୍ଚ ଶକ୍ତି ଏବଂ ମଡ୍ୟୁଲସ୍, ହାଲୁକା ନିର୍ଦ୍ଦିଷ୍ଟ ଗୁରୁତ୍ୱାକର୍ଷଣ, କ୍ଷୁଦ୍ର ତାପଜ ପ୍ରସାରଣ ଗୁଣାଙ୍କ, କ୍ଷୋଭ ପ୍ରତିରୋଧ, ତାପଜ ଆଘାତ ପ୍ରତିରୋଧ, ଭଲ ଘର୍ଷଣ ପ୍ରତିରୋଧ ଏବଂ ଭଲ ରାସାୟନିକ ସ୍ଥିରତା ଭଳି ଉତ୍କୃଷ୍ଟ ଗୁଣଗୁଡ଼ିକର ଏକ ଶୃଙ୍ଖଳା ରହିଛି। ଏହା ଏକ ନୂତନ ପ୍ରକାରର ଅତ୍ୟଧିକ-ଉଚ୍ଚ ତାପମାତ୍ରା ମିଶ୍ରିତ ସାମଗ୍ରୀ।
ସି/ସି କମ୍ପୋଜିଟ୍ ସାମଗ୍ରୀଏହା ଏକ ଉତ୍କୃଷ୍ଟ ତାପଜ ଗଠନ-କାର୍ଯ୍ୟକ୍ଷମ ସମନ୍ୱିତ ଇଞ୍ଜିନିୟରିଂ ସାମଗ୍ରୀ। ଅନ୍ୟାନ୍ୟ ଉଚ୍ଚ-କ୍ଷମତା ସମ୍ପନ୍ନ ମିଶ୍ରିତ ସାମଗ୍ରୀ ପରି, ଏହା ଏକ ଫାଇବର-ପୁନଃପ୍ରବଳିତ ପର୍ଯ୍ୟାୟ ଏବଂ ଏକ ମୌଳିକ ପର୍ଯ୍ୟାୟରେ ଗଠିତ ଏକ ମିଶ୍ରିତ ଗଠନ। ପାର୍ଥକ୍ୟ ହେଉଛି ଯେ ଉଭୟ ପ୍ରଶସ୍ତ ପର୍ଯ୍ୟାୟ ଏବଂ ମୌଳିକ ପର୍ଯ୍ୟାୟ ବିଶେଷ ଗୁଣ ସହିତ ବିଶୁଦ୍ଧ କାର୍ବନରେ ଗଠିତ।
କାର୍ବନ/କାର୍ବନ ମିଶ୍ରିତ ସାମଗ୍ରୀମୁଖ୍ୟତଃ କାର୍ବନ ଫେଲ୍ଟ, କାର୍ବନ କପଡା, ବଳବତ୍ତର ଭାବରେ କାର୍ବନ ଫାଇବର ଏବଂ ମାଟ୍ରିକ୍ସ ଭାବରେ ବାଷ୍ପ ଜମା ହୋଇଥିବା କାର୍ବନରୁ ତିଆରି, କିନ୍ତୁ ଏଥିରେ କେବଳ ଗୋଟିଏ ଉପାଦାନ ଅଛି, ଯାହା ହେଉଛି କାର୍ବନ। ଘନତା ବୃଦ୍ଧି କରିବା ପାଇଁ, କାର୍ବନୀକରଣ ଦ୍ୱାରା ସୃଷ୍ଟି ହୋଇଥିବା କାର୍ବନକୁ କାର୍ବନ ସହିତ ପରିପୂର୍ଣ୍ଣ କରାଯାଏ କିମ୍ବା ରେଜିନ୍ (କିମ୍ବା ପିସଫାଲ୍ଟ) ସହିତ ପରିପୂର୍ଣ୍ଣ କରାଯାଏ, ଅର୍ଥାତ୍, କାର୍ବନ/କାରବନ ମିଶ୍ରିତ ସାମଗ୍ରୀ ତିନୋଟି କାର୍ବନ ସାମଗ୍ରୀରୁ ତିଆରି କରାଯାଏ।
କାର୍ବନ-କାର୍ବନ ମିଶ୍ରିତ ସାମଗ୍ରୀର ଉତ୍ପାଦନ ପ୍ରକ୍ରିୟା
୧) କାର୍ବନ ଫାଇବରର ପସନ୍ଦ
କାର୍ବନ ଫାଇବର ବଣ୍ଡଲର ଚୟନ ଏବଂ ଫାଇବର କପଡାର ଗଠନମୂଳକ ଡିଜାଇନ୍ ହେଉଛି ଉତ୍ପାଦନର ଆଧାରସି/ସି କମ୍ପୋଜିଟ୍। C/C କମ୍ପୋଜିଟର ଯାନ୍ତ୍ରିକ ଗୁଣ ଏବଂ ଥର୍ମୋଫିଜିକାଲ ଗୁଣଗୁଡ଼ିକୁ ଯୁକ୍ତିଯୁକ୍ତ ଭାବରେ ଫାଇବର ପ୍ରକାର ଏବଂ କପଡ଼ା ବୁଣା ପାରାମିଟରଗୁଡ଼ିକୁ ଚୟନ କରି ନିର୍ଣ୍ଣୟ କରାଯାଇପାରିବ, ଯେପରିକି ସୂତା ବଣ୍ଡଲ୍ ବ୍ୟବସ୍ଥା ଦିଗନିର୍ଦ୍ଦେଶ, ସୂତା ବଣ୍ଡଲ୍ ବ୍ୟବଧାନ, ସୂତା ବଣ୍ଡଲ୍ ଆୟତନ ବିଷୟବସ୍ତୁ, ଇତ୍ୟାଦି।
୨) କାର୍ବନ ଫାଇବର ପ୍ରିଫର୍ମ ପ୍ରସ୍ତୁତି
କାର୍ବନ ଫାଇବର ପ୍ରିଫର୍ମ ଏକ ଖାଲିକୁ ବୁଝାଏ ଯାହା ଉତ୍ପାଦ ଆକୃତି ଏବଂ କାର୍ଯ୍ୟଦକ୍ଷତା ଆବଶ୍ୟକତା ଅନୁଯାୟୀ ଘନତା ପ୍ରକ୍ରିୟା କରିବା ପାଇଁ ଫାଇବରର ଆବଶ୍ୟକୀୟ ଗଠନମୂଳକ ଆକୃତିରେ ଗଠିତ ହୁଏ। ପ୍ରିଫର୍ମଡ୍ ସଂରଚନାତ୍ମକ ଅଂଶ ପାଇଁ ତିନୋଟି ମୁଖ୍ୟ ପ୍ରକ୍ରିୟାକରଣ ପଦ୍ଧତି ଅଛି: ନରମ ବୟନ, କଠିନ ବୟନ ଏବଂ ନରମ ଏବଂ କଠିନ ମିଶ୍ରିତ ବୟନ। ମୁଖ୍ୟ ବୟନ ପ୍ରକ୍ରିୟାଗୁଡ଼ିକ ହେଉଛି: ଶୁଷ୍କ ସୂତା ବୟନ, ପୂର୍ବ-ସଂପନ୍ନ ରଡ୍ ଗୋଷ୍ଠୀ ବ୍ୟବସ୍ଥା, ସୂକ୍ଷ୍ମ ବୟନ ପଙ୍କଚର, ଫାଇବର ୱାଇଣ୍ଡିଂ ଏବଂ ତ୍ରି-ପରିମାଣ ବହୁ-ଦିଗୀୟ ସାମଗ୍ରିକ ବୟନ। ବର୍ତ୍ତମାନ, C କମ୍ପୋଜିଟ୍ ସାମଗ୍ରୀରେ ବ୍ୟବହୃତ ମୁଖ୍ୟ ବୟନ ପ୍ରକ୍ରିୟା ହେଉଛି ତ୍ରି-ପରିମାଣ ସାମଗ୍ରିକ ବହୁ-ଦିଗୀୟ ବୟନ। ବୟନ ପ୍ରକ୍ରିୟା ସମୟରେ, ସମସ୍ତ ବୁଣା ତନ୍ତୁ ଏକ ନିର୍ଦ୍ଦିଷ୍ଟ ଦିଗରେ ବ୍ୟବସ୍ଥିତ ହୋଇଥାଏ। ପ୍ରତ୍ୟେକ ତନ୍ତୁ ନିଜ ଦିଗରେ ଏକ ନିର୍ଦ୍ଦିଷ୍ଟ କୋଣରେ ଅଫସେଟ୍ ହୋଇଥାଏ ଏବଂ ଏକ କପଡ଼ା ଗଠନ କରିବା ପାଇଁ ପରସ୍ପର ସହିତ ବୁଣାଯାଇଥାଏ। ଏହାର ବୈଶିଷ୍ଟ୍ୟ ହେଉଛି ଏହା ଏକ ତ୍ରି-ପରିମାଣ ବହୁ-ଦିଗୀୟ ସାମଗ୍ରିକ କପଡ଼ା ଗଠନ କରିପାରିବ, ଯାହା ପ୍ରଭାବଶାଳୀ ଭାବରେ C/C କମ୍ପୋଜିଟ୍ ସାମଗ୍ରୀର ପ୍ରତ୍ୟେକ ଦିଗରେ ଫାଇବରର ଆୟତନ ବିଷୟବସ୍ତୁକୁ ନିୟନ୍ତ୍ରଣ କରିପାରିବ, ଯାହା ଫଳରେ C/C କମ୍ପୋଜିଟ୍ ସାମଗ୍ରୀ ସମସ୍ତ ଦିଗରେ ଯୁକ୍ତିଯୁକ୍ତ ଯାନ୍ତ୍ରିକ ଗୁଣ ପ୍ରୟୋଗ କରିପାରିବ।
3) C/C ଘନୀକରଣ ପ୍ରକ୍ରିୟା
ଘନୀକରଣର ମାତ୍ରା ଏବଂ ଦକ୍ଷତା ମୁଖ୍ୟତଃ କପଡ଼ା ଗଠନ ଏବଂ ମୂଳ ସାମଗ୍ରୀର ପ୍ରକ୍ରିୟା ପାରାମିଟର ଦ୍ୱାରା ପ୍ରଭାବିତ ହୋଇଥାଏ। ବର୍ତ୍ତମାନ ବ୍ୟବହୃତ ପ୍ରକ୍ରିୟା ପଦ୍ଧତିଗୁଡ଼ିକରେ ଗର୍ଭାଧାନ କାର୍ବନୀକରଣ, ରାସାୟନିକ ବାଷ୍ପ ଜମା (CVD), ରାସାୟନିକ ବାଷ୍ପ ଅନୁପ୍ରବେଶ (CVI), ରାସାୟନିକ ତରଳ ଜମା, ପାଇରୋଲିସିସ୍ ଏବଂ ଅନ୍ୟାନ୍ୟ ପଦ୍ଧତି ଅନ୍ତର୍ଭୁକ୍ତ। ପ୍ରକ୍ରିୟା ପଦ୍ଧତିର ଦୁଇଟି ମୁଖ୍ୟ ପ୍ରକାର ଅଛି: ଗର୍ଭାଧାନ କାର୍ବନୀକରଣ ପ୍ରକ୍ରିୟା ଏବଂ ରାସାୟନିକ ବାଷ୍ପ ଅନୁପ୍ରବେଶ ପ୍ରକ୍ରିୟା।
ତରଳ ପର୍ଯ୍ୟାୟ ଗର୍ଭାଧାନ-କାର୍ବନୀକରଣ
ତରଳ ପର୍ଯ୍ୟାୟ ଗର୍ଭାଧାନ ପଦ୍ଧତି ଉପକରଣରେ ତୁଳନାତ୍ମକ ଭାବରେ ସରଳ ଏବଂ ଏହାର ପ୍ରଚୁର ପ୍ରୟୋଜନୀୟତା ଅଛି, ତେଣୁ ତରଳ ପର୍ଯ୍ୟାୟ ଗର୍ଭାଧାନ ପଦ୍ଧତି C/C କମ୍ପୋଜିଟ୍ ସାମଗ୍ରୀ ପ୍ରସ୍ତୁତ କରିବା ପାଇଁ ଏକ ଗୁରୁତ୍ୱପୂର୍ଣ୍ଣ ପଦ୍ଧତି। ଏହା ହେଉଛି କାର୍ବନ ଫାଇବରରେ ତିଆରି ପ୍ରିଫର୍ମକୁ ତରଳ ଗର୍ଭାଧାନରେ ବୁଡ଼ାଇ ଦେବା, ଏବଂ ପ୍ରେସରାଇଜେସନ୍ ଦ୍ୱାରା ପ୍ରିଫର୍ମର ଶୂନ୍ୟସ୍ଥାନରେ ଗର୍ଭାଧାନକୁ ସମ୍ପୂର୍ଣ୍ଣ ଭାବରେ ପ୍ରବେଶ କରାଇବା, ଏବଂ ତା’ପରେ କ୍ୟୁରିଂ, କାର୍ବନାଇଜେସନ୍ ଏବଂ ଗ୍ରାଫିଟାଇଜେସନ୍ ଭଳି ପ୍ରକ୍ରିୟାଗୁଡ଼ିକର ଏକ ଶୃଙ୍ଖଳା ମାଧ୍ୟମରେ, ଶେଷରେ ପ୍ରାପ୍ତ କରିବା।ସି/ସି କମ୍ପୋଜିଟ୍ ସାମଗ୍ରୀ। ଏହାର ଅସୁବିଧା ହେଉଛି ଘନତା ଆବଶ୍ୟକତା ହାସଲ କରିବା ପାଇଁ ଏହାକୁ ବାରମ୍ବାର ଗର୍ଭାଧାନ ଏବଂ କାର୍ବନୀକରଣ ଚକ୍ର ଆବଶ୍ୟକ ହୁଏ। ତରଳ ପର୍ଯ୍ୟାୟ ଗର୍ଭାଧାନ ପଦ୍ଧତିରେ ଗର୍ଭାଧାନର ଗଠନ ଏବଂ ଗଠନ ବହୁତ ଗୁରୁତ୍ୱପୂର୍ଣ୍ଣ। ଏହା କେବଳ ଘନତା ଦକ୍ଷତାକୁ ପ୍ରଭାବିତ କରେ ନାହିଁ, ବରଂ ଉତ୍ପାଦର ଯାନ୍ତ୍ରିକ ଏବଂ ଭୌତିକ ଗୁଣକୁ ମଧ୍ୟ ପ୍ରଭାବିତ କରେ। ଗର୍ଭାଧାନର କାର୍ବନୀକରଣ ଉପଜକୁ ଉନ୍ନତ କରିବା ଏବଂ ଗର୍ଭାଧାନର ସାନ୍ଦ୍ରତା ହ୍ରାସ କରିବା ସର୍ବଦା ତରଳ ପର୍ଯ୍ୟାୟ ଗର୍ଭାଧାନ ପଦ୍ଧତି ଦ୍ୱାରା C/C କମ୍ପୋଜିଟ୍ ସାମଗ୍ରୀ ପ୍ରସ୍ତୁତିରେ ସମାଧାନ କରାଯିବା ପ୍ରମୁଖ ସମସ୍ୟା ମଧ୍ୟରୁ ଗୋଟିଏ ହୋଇଆସିଛି। ଗର୍ଭାଧାନର ଉଚ୍ଚ ସାନ୍ଦ୍ରତା ଏବଂ କମ୍ କାର୍ବନୀକରଣ ଉପଜ ହେଉଛି C/C କମ୍ପୋଜିଟ୍ ସାମଗ୍ରୀର ଉଚ୍ଚ ମୂଲ୍ୟର ଏକ ଗୁରୁତ୍ୱପୂର୍ଣ୍ଣ କାରଣ। ଗର୍ଭାଧାନର କାର୍ଯ୍ୟଦକ୍ଷତାରେ ଉନ୍ନତି ଆଣିବା ଦ୍ୱାରା କେବଳ C/C କମ୍ପୋଜିଟ୍ ସାମଗ୍ରୀର ଉତ୍ପାଦନ ଦକ୍ଷତା ଉନ୍ନତ ହୋଇପାରିବ ନାହିଁ ଏବଂ ସେମାନଙ୍କର ମୂଲ୍ୟ ହ୍ରାସ ହୋଇପାରିବ ନାହିଁ, ବରଂ C/C କମ୍ପୋଜିଟ୍ ସାମଗ୍ରୀର ବିଭିନ୍ନ ଗୁଣକୁ ମଧ୍ୟ ଉନ୍ନତ କରାଯାଇପାରିବ। C/C କମ୍ପୋଜିଟ୍ ସାମଗ୍ରୀର ଅକ୍ସିଡେସନ୍ ପ୍ରତିରୋଧୀ ଚିକିତ୍ସା ବାୟୁରେ 360°C ରେ କାର୍ବନ ଫାଇବର ଅକ୍ସିଡେସନ୍ ହେବା ଆରମ୍ଭ କରେ। ଗ୍ରାଫାଇଟ୍ ଫାଇବର କାର୍ବନ ଫାଇବର ଅପେକ୍ଷା ଟିକିଏ ଭଲ, ଏବଂ ଏହାର ଅକ୍ସିଡେସନ୍ ତାପମାତ୍ରା 420°C ରେ ଅକ୍ସିଡେସନ୍ ହେବା ଆରମ୍ଭ କରେ। C/C କମ୍ପୋଜିଟ୍ ସାମଗ୍ରୀର ଅକ୍ସିଡେସନ୍ ତାପମାତ୍ରା ପ୍ରାୟ 450°C। C/C କମ୍ପୋଜିଟ୍ ସାମଗ୍ରୀଗୁଡ଼ିକ ଉଚ୍ଚ-ତାପମାନର ଅକ୍ସିଡେଣ୍ଟ୍ ବାୟୁମଣ୍ଡଳରେ ଅକ୍ସିଡେଣ୍ଟ୍ କରିବା ବହୁତ ସହଜ, ଏବଂ ତାପମାତ୍ରା ବୃଦ୍ଧି ସହିତ ଅକ୍ସିଡେଣ୍ଟ୍ ହାର ଦ୍ରୁତ ଗତିରେ ବୃଦ୍ଧି ପାଏ। ଯଦି କୌଣସି ଆକ୍ସିଡେଣ୍ଟ୍-ଆକ୍ସିଡେଣ୍ଟ୍ ପଦକ୍ଷେପ ଦିଆଯାଏ ନାହିଁ, ତେବେ ଉଚ୍ଚ-ତାପମାନର ଅକ୍ସିଡେଣ୍ଟ୍ ପରିବେଶରେ C/C କମ୍ପୋଜିଟ୍ ସାମଗ୍ରୀର ଦୀର୍ଘକାଳୀନ ବ୍ୟବହାର ଅନିବାର୍ଯ୍ୟ ଭାବରେ ବିପର୍ଯ୍ୟୟଜନକ ପରିଣାମ ଆଣିବ। ତେଣୁ, C/C କମ୍ପୋଜିଟ୍ ସାମଗ୍ରୀର ଆକ୍ସିଡେଣ୍ଟ୍-ଆକ୍ସିଡେଣ୍ଟ୍ ଚିକିତ୍ସା ଏହାର ପ୍ରସ୍ତୁତି ପ୍ରକ୍ରିୟାର ଏକ ଅପରିହାର୍ଯ୍ୟ ଅଂଶ ପାଲଟିଛି। ଆକ୍ସିଡେଣ୍ଟ୍-ଆକ୍ସିଡେଣ୍ଟ୍ ପ୍ରଯୁକ୍ତିବିଦ୍ୟା ଦୃଷ୍ଟିକୋଣରୁ, ଏହାକୁ ଆଭ୍ୟନ୍ତରୀଣ ଆକ୍ସିଡେଣ୍ଟ୍ ପ୍ରଯୁକ୍ତିବିଦ୍ୟା ଏବଂ ଆକ୍ସିଡେଣ୍ଟ୍-ଆକ୍ସିଡେଣ୍ଟ୍ ଆବରଣ ପ୍ରଯୁକ୍ତିବିଦ୍ୟାରେ ବିଭକ୍ତ କରାଯାଇପାରିବ।
ରାସାୟନିକ ବାଷ୍ପ ପର୍ଯ୍ୟାୟ
ରାସାୟନିକ ବାଷ୍ପ ନିକ୍ଷେପଣ (CVD କିମ୍ବା CVI) ହେଉଛି ଛିଦ୍ରଗୁଡ଼ିକୁ ପୂରଣ କରିବା ଏବଂ ଘନତା ବୃଦ୍ଧି କରିବା ପାଇଁ ଖାଲି ସ୍ଥାନର ଛିଦ୍ରଗୁଡ଼ିକରେ ସିଧାସଳଖ କାର୍ବନ ଜମା କରିବା। ଜମା ହୋଇଥିବା କାର୍ବନକୁ ଗ୍ରାଫାଇଟାଇଜ୍ କରିବା ସହଜ, ଏବଂ ଫାଇବର ସହିତ ଭଲ ଭୌତିକ ସୁସଙ୍ଗତତା ରହିଛି। ଏହା ଗର୍ଭାଧାନ ପଦ୍ଧତି ପରି ପୁନଃ-କାର୍ବନୀକରଣ ସମୟରେ ସଙ୍କୁଚିତ ହେବ ନାହିଁ, ଏବଂ ଏହି ପଦ୍ଧତିର ଭୌତିକ ଏବଂ ଯାନ୍ତ୍ରିକ ଗୁଣଗୁଡ଼ିକ ଉତ୍ତମ। ତଥାପି, CVD ପ୍ରକ୍ରିୟା ସମୟରେ, ଯଦି କାର୍ବନ ଖାଲି ସ୍ଥାନର ପୃଷ୍ଠରେ ଜମା କରାଯାଏ, ତେବେ ଏହା ଗ୍ୟାସକୁ ଆଭ୍ୟନ୍ତରୀଣ ଛିଦ୍ରରେ ବିସ୍ତାରିତ ହେବାରୁ ରୋକିବ। ପୃଷ୍ଠରେ ଜମା ହୋଇଥିବା କାର୍ବନକୁ ଯାନ୍ତ୍ରିକ ଭାବରେ ଅପସାରଣ କରାଯିବା ଉଚିତ ଏବଂ ତା'ପରେ ଏକ ନୂତନ ଚକ୍ର ନିକ୍ଷେପ କରାଯିବା ଉଚିତ। ଘନ ଉତ୍ପାଦ ପାଇଁ, CVD ପଦ୍ଧତିରେ ମଧ୍ୟ କିଛି ଅସୁବିଧା ଅଛି, ଏବଂ ଏହି ପଦ୍ଧତିର ଚକ୍ର ମଧ୍ୟ ବହୁତ ଲମ୍ବା।
ପୋଷ୍ଟ ସମୟ: ଡିସେମ୍ବର-୩୧-୨୦୨୪