बहुत अलग सामग्री
मिश्रित सामग्री पारंपरिक सामग्रियों से इस मायने में भिन्न होती है कि मिश्रित भागों में दो अलग-अलग घटक होते हैं - फाइबर और मैट्रिक्स सामग्री (आमतौर पर पॉलिमर रेजिन) - जो संयुक्त होने पर अलग रहते हैं लेकिन एक नई सामग्री बनाने के लिए परस्पर क्रिया करते हैं जिसके गुणों का अनुमान केवल इसके गुणों को जोड़कर नहीं लगाया जा सकता है। अवयव।
वास्तव में, फाइबर/रेज़िन संयोजन का एक मुख्य लाभ इसकी संपूरकता है। उदाहरण के लिए, पतले ग्लास फाइबर में अपेक्षाकृत उच्च तन्यता ताकत होती है लेकिन आसानी से क्षतिग्रस्त हो जाते हैं। इसके विपरीत, अधिकांश पॉलिमर रेजिन में कमजोर तन्य शक्ति होती है लेकिन वे बहुत सख्त और लचीले होते हैं। हालाँकि, जब फाइबर और रेजिन को मिला दिया जाता है, तो वे एक-दूसरे की कमजोरियों को दूर कर सकते हैं, जिससे एक ऐसी सामग्री बनती है जो किसी भी व्यक्तिगत घटक की तुलना में कहीं अधिक उपयोगी होती है।
कंपोजिट के संरचनात्मक गुण मुख्य रूप से फाइबर सुदृढीकरण से प्राप्त होते हैं। बड़े बाजारों के लिए वाणिज्यिक कंपोजिट, जैसे ऑटोमोटिव पार्ट्स, जहाज, उपभोक्ता सामान और संक्षारण प्रतिरोधी औद्योगिक हिस्से, आम तौर पर असंतुलित, यादृच्छिक रूप से उन्मुख फाइबरग्लास या निरंतर लेकिन गैर-उन्मुख फाइबर रूपों से बने होते हैं।
मूल रूप से सैन्य एयरोस्पेस बाजार के लिए विकसित, उन्नत कंपोजिट, जो पारंपरिक संरचनात्मक धातुओं से बेहतर प्रदर्शन करते हैं, अब संचार उपग्रहों, विमान, खेल के सामान, परिवहन, भारी उद्योग और तेल और गैस की खोज और पवन टरबाइन निर्माण के लिए ऊर्जा क्षेत्र में पाए जाते हैं।
उच्च-प्रदर्शन कंपोजिट अपनी संरचनात्मक विशेषताओं को एक मैट्रिक्स में निरंतर, उन्मुख, उच्च शक्ति फाइबर सुदृढीकरण सामग्री -- से प्राप्त करते हैं, जो आमतौर पर कार्बन फाइबर, एरिलपोलियामाइड फाइबर, या ग्लास फाइबर -- होता है जो मशीनीकरण में सुधार करता है और यांत्रिक गुणों को बढ़ाता है। जैसे कठोरता और रासायनिक प्रतिरोध।
फाइबर ओरिएंटेशन को नियंत्रित किया जा सकता है, जो एक ऐसा कारक है जो किसी भी एप्लिकेशन में प्रदर्शन में सुधार कर सकता है। उदाहरण के लिए, मिश्रित गोल्फ क्लब शाफ्ट में, बोरान और कार्बन फाइबर मिश्रित शाफ्ट के भीतर विभिन्न कोणों पर उन्मुख होते हैं, जो अपनी ताकत और कठोरता विशेषताओं का पूरा लाभ उठाने में सक्षम होते हैं और टोक़ भार और एकाधिक झुकने, संपीड़न और तन्य बलों का सामना करते हैं।
ग्लास फाइबर
मिश्रित उद्योग में उपयोग किए जाने वाले अधिकांश फाइबर ग्लास हैं। फाइबरग्लास सबसे पुरानी और सबसे आम सुदृढ़ीकरण सामग्री है जिसका उपयोग अधिकांश अंतिम-बाज़ार अनुप्रयोगों (एयरोस्पेस उद्योग एक महत्वपूर्ण अपवाद होने के साथ) में भारी धातु घटकों को बदलने के लिए किया जाता है।
फाइबरग्लास कार्बन फाइबर की तुलना में भारी और कम कठोर होता है, जो अगली सबसे आम सुदृढीकरण सामग्री है, लेकिन यह अधिक प्रभाव-प्रतिरोधी है और टूटने पर अधिक लम्बाई होती है (अर्थात, यह टूटने से पहले अधिक हद तक फैल जाती है)। कांच के प्रकार, फिलामेंट व्यास, कोटिंग रसायन शास्त्र (जिसे "आकार" कहा जाता है), और फाइबर रूप के आधार पर विशेषताओं और प्रदर्शन स्तरों की एक विस्तृत श्रृंखला प्राप्त की जा सकती है।
ग्लास फिलामेंट्स की आपूर्ति बंडलों के रूप में की जाती है जिन्हें स्ट्रैंड्स कहा जाता है, जो निरंतर ग्लास फिलामेंट्स का संग्रह होते हैं।
रोविंग आमतौर पर एक बड़े स्पूल के चारों ओर धागे की तरह लपेटे हुए बिना मुड़े धागों का एक बंडल होता है। सिंगल-एंडेड रोविंग में कई ग्लास फिलामेंट्स का एक सतत स्ट्रैंड होता है जो स्ट्रैंड की लंबाई तक चलता है। मल्टी-एंडेड रोविंग में लंबे लेकिन पूरी तरह से निरंतर नहीं होने वाले स्ट्रैंड होते हैं जिन्हें वाइंडिंग के दौरान एक क्रमबद्ध व्यवस्था में जोड़ा या गिराया जाता है। सूत एक साथ गुथे हुए धागों का संग्रह है।
उच्च प्रदर्शन फाइबर
कार्बन फाइबर - उच्च-प्रदर्शन अनुप्रयोगों में अब तक का सबसे व्यापक रूप से उपयोग किया जाने वाला फाइबर - पॉलीएक्रिलोनिट्राइल (पैन), रेयान और डामर सहित विभिन्न पूर्ववर्ती प्रणालियों से बनाया गया है। प्रीकर्सर फाइबर को रासायनिक रूप से उपचारित किया जाता है, गर्म किया जाता है और खींचा जाता है, और फिर उच्च शक्ति वाले फाइबर का उत्पादन करने के लिए कार्बोनाइज्ड किया जाता है। बाज़ार में पहला उच्च प्रदर्शन वाला कार्बन फ़ाइबर रेयान अग्रदूतों से बनाया गया था।
आज, अधिकांश अनुप्रयोगों में पॉलीएक्रिलोनिट्राइल और डामर-आधारित फाइबर ने कृत्रिम फाइबर का स्थान ले लिया है। पैन-आधारित कार्बन फाइबर सबसे बहुमुखी है। वे उत्कृष्ट शक्ति और उच्च कठोरता सहित गुणों की एक अद्भुत श्रृंखला प्रदान करते हैं। डामर फाइबर पेट्रोलियम या कोयला तार बिटुमेन से बने होते हैं और थर्मल विस्तार (सीटीई) के नकारात्मक अक्षीय गुणांक (सीटीई) के लिए उच्च से अत्यधिक उच्च कठोरता और कम से कम होते हैं। उनकी सीटीई विशेषताएं विशेष रूप से इलेक्ट्रॉनिक उपकरण आवरण जैसे थर्मल प्रबंधन की आवश्यकता वाले अंतरिक्ष यान अनुप्रयोगों में उपयोगी हैं।
यद्यपि वे कांच या अरिमिड फाइबर से अधिक मजबूत होते हैं, कार्बन फाइबर न केवल कम प्रभाव-प्रतिरोधी होते हैं, बल्कि धातु के संपर्क में आने पर गैल्वेनिक संक्षारण से भी गुजरते हैं। निर्माता लैमिनेट प्रक्रिया के दौरान बाधा सामग्री या घूंघट परतों (आमतौर पर फाइबरग्लास/एपॉक्सी) का उपयोग करके बाद की समस्या को दूर करते हैं।
उच्च प्रदर्शन वाले कार्बन फाइबर का मूल फाइबर रूप एक सतत फाइबर बंडल है जिसे फिलामेंट बंडल कहा जाता है। एक कार्बन फाइबर बंडल में हजारों निरंतर, बिना मुड़े हुए फिलामेंट्स होते हैं, फिलामेंट्स की संख्या को "K" के बाद एक संख्या द्वारा दर्शाया जाता है, जिसका अर्थ है 1 से गुणा, 000 (उदाहरण के लिए, 12K का मतलब है कि फिलामेंट्स की संख्या है) 12,000). गुच्छों का उपयोग सीधे फिलामेंट वाइंडिंग या पल्ट्रूज़न मोल्डिंग जैसी प्रक्रियाओं में किया जा सकता है या इन्हें यूनिडायरेक्शनल रिबन, कपड़े और अन्य प्रबलित रूपों में परिवर्तित किया जा सकता है।
