कार्बन फाइबर सामग्री की उत्पत्ति और भविष्य

1860 में, जोसेफ स्वान ने तापदीप्त लैंप के प्रोटोटाइप, अर्ध-वैक्यूम कार्बन वायर लैंप का आविष्कार किया। अंधेरी रातों को रोशन करने के लिए, विद्युत प्रकाश के चमकदार पिंड के रूप में, कार्बन फाइबर का उपयोग किया गया।

शुरुआती कार्बन फाइबर ध्यान देने योग्य नहीं था, यह प्राकृतिक रेशों से बना था, इसकी संरचनात्मक मजबूती कम थी, इससे बने तंतु की गुणवत्ता खराब थी, इस्तेमाल में आसानी से टूट जाते थे, और इनका स्थायित्व आदर्श से कोसों दूर था, और जल्द ही इनकी जगह टंगस्टन तंतु ने ले ली। नतीजतन, कार्बन फाइबर अनुसंधान एक सुप्त अवस्था में प्रवेश कर गया है।

1950 के दशक में, एयरोस्पेस क्षेत्र में उच्च तापमान, संक्षारण-रोधी और उच्च शक्ति वाली सामग्रियों की माँग बढ़ी, और लोगों ने फिर से कार्बाइड की ओर अपनी आशाएँ मोड़ लीं। कई अध्ययनों के बाद, अंततः 3,600 ℃ के गलनांक वाली एक सामग्री खोजी गई और इसे आधिकारिक तौर पर "कार्बन फाइबर" नाम दिया गया।

कार्बन फाइबर के सर्वोत्तम गुण हैं हल्कापन, उच्च शक्ति, उच्च विशिष्ट शक्ति और विशिष्ट मापांक, इसका घनत्व स्टील के 1/4 से भी कम होता है, इसकी तन्य शक्ति लोहे की तुलना में लगभग 10 गुना होती है, और इसका तन्य शक्ति प्रत्यास्थता मापांक लोहे की तुलना में लगभग 7 गुना होता है। इसके अलावा, कार्बन फाइबर में कई उत्कृष्ट विशेषताएँ होती हैं, जैसे कि थकान न होना, जंग न लगना, रासायनिक स्थिरता और अच्छी तापीय स्थिरता।

एयरो-इंजन के क्षेत्र में, कार्बन फाइबर को मुख्य रूप से राल, धातु, सिरेमिक और अन्य सबस्ट्रेट्स के साथ प्रबलित आधार के रूप में जोड़ा जाता है, और संयोजन को कार्बन फाइबर प्रबलित कंपोजिट (सीएफआरपी) कहा जाता है, यह वजन में कमी और दक्षता, शोर और उत्सर्जन को कम करने, सामग्री की ताकत और ईंधन अर्थव्यवस्था में सुधार के मामले में अच्छी तरह से काम करता है।
कंपोजिट का उपयोग धीरे-धीरे हवाई इंजनों के उच्च-तापमान घटकों में भी किया जा रहा है, जैसे कि GEnx वेरिएबल ओवरफ्लो वाल्व (VBV) कैथेटर, जो कार्बन फाइबर प्रबलित डबल मैलिक एमाइड (BMI) से बना है और जिसका वजन प्रति कैथेटर केवल 3.6 किलोग्राम है। रूसी SaM146 इंजन के मिश्रित-प्रवाह नोजल (MFN) में भी कार्बन फाइबर प्रबलित BMI भागों का उपयोग किया जाता है, जो धातु से लगभग 20 किलोग्राम हल्के होते हैं।

भविष्य में, कार्बन फाइबर कंपोजिट की ताकत और कठोरता में और वृद्धि के साथ, एयरो-इंजन में कार्बन फाइबर कंपोजिट का अनुप्रयोग लोकप्रिय होगा: थर्मल सिकुड़न प्लास्टिक प्रक्रिया गठन के सीएफआरटीपी को बढ़ाना, सीएफआरसी कार्बन/कार्बन कंपोजिट बनाने के लिए कार्बन प्रक्रिया को बढ़ाना, सीएफआरएम धातु प्रक्रिया के गठन को बढ़ाना, रबर प्रक्रिया सीएफआरआर के गठन को बढ़ाना...... किसी भी दिशा में, कार्बन फाइबर कंपोजिट भविष्य के उच्च प्रदर्शन वाले एयरो-इंजन के लिए आवश्यक सामग्री होगी।