कार्बन फायबर प्रबलित रेझिन मॅट्रिक्स कंपोझिट धातूंपेक्षा चांगले विशिष्ट सामर्थ्य आणि कडकपणा प्रदर्शित करतात, परंतु थकवा अयशस्वी होण्याची शक्यता असते.कार्बन फायबर-प्रबलित रेझिन मॅट्रिक्स कंपोझिटचे बाजार मूल्य 2024 मध्ये $31 अब्जांपर्यंत पोहोचू शकते, परंतु थकवा नुकसान शोधण्यासाठी स्ट्रक्चरल हेल्थ मॉनिटरिंग सिस्टमची किंमत $5.5 अब्जच्या वर असू शकते.
या समस्येचे निराकरण करण्यासाठी, संशोधक नॅनो-अॅडिटिव्ह आणि स्वयं-उपचार पॉलिमरचा शोध घेत आहेत जेणेकरुन सामग्रीमध्ये क्रॅक पसरण्यापासून थांबवता येईल.डिसेंबर २०२१ मध्ये, वॉशिंग्टन युनिव्हर्सिटीच्या रेन्सेलेर पॉलिटेक्निक इन्स्टिट्यूट आणि बीजिंग युनिव्हर्सिटी ऑफ केमिकल टेक्नॉलॉजीच्या संशोधकांनी काचेसारख्या पॉलिमर मॅट्रिक्ससह एक संमिश्र सामग्री प्रस्तावित केली जी थकवा दूर करू शकते.कंपोझिटचे मॅट्रिक्स पारंपारिक इपॉक्सी रेजिन आणि विट्रिमर नावाच्या विशेष इपॉक्सी रेझिन्सने बनलेले आहे.सामान्य इपॉक्सी रेझिनच्या तुलनेत, व्हिट्रिफायिंग एजंटमधील महत्त्वाचा फरक असा आहे की जेव्हा गंभीर तापमानापेक्षा जास्त गरम केले जाते तेव्हा एक उलट करता येणारी क्रॉस-लिंकिंग प्रतिक्रिया उद्भवते आणि त्यात स्वतःची दुरुस्ती करण्याची क्षमता असते.
100,000 नुकसान चक्रांनंतरही, कंपोझिटमधील थकवा 80 डिग्री सेल्सिअसच्या वरच्या वेळेस नियतकालिक गरम करून उलट केला जाऊ शकतो.याव्यतिरिक्त, आरएफ इलेक्ट्रोमॅग्नेटिक फील्डच्या संपर्कात असताना गरम होण्यासाठी कार्बन सामग्रीच्या गुणधर्मांचे शोषण केल्याने घटकांची दुरुस्ती करण्यासाठी पारंपारिक हीटर्सचा वापर बदलू शकतो.हा दृष्टीकोन थकवा हानीच्या "अपरिवर्तनीय" स्वरूपाला संबोधित करतो आणि संमिश्र थकवा-प्रेरित नुकसान जवळजवळ अनिश्चित काळासाठी उलट करू शकतो किंवा विलंब करू शकतो, संरचनात्मक सामग्रीचे आयुष्य वाढवू शकतो आणि देखभाल आणि ऑपरेटिंग खर्च कमी करू शकतो.
कार्बन / सिलिकॉन कार्बाईड फायबर 3500 डिग्री सेल्सिअस अति-उच्च तापमान सहन करू शकते
जॉन्स हॉपकिन्स युनिव्हर्सिटी अप्लाइड फिजिक्स लॅबोरेटरीच्या नेतृत्वाखाली NASA चा "इंटरस्टेलर प्रोब" संकल्पना अभ्यास, आपल्या सौरमालेच्या पलीकडे अंतराळ शोधण्याचे पहिले मिशन असेल, ज्यासाठी इतर कोणत्याही अंतराळ यानापेक्षा अधिक वेगाने प्रवास करणे आवश्यक आहे.दूर.खूप जास्त वेगाने खूप लांब अंतरापर्यंत पोहोचण्यासाठी, इंटरस्टेलर प्रोबला "ओबर्स मॅन्युव्हर" करणे आवश्यक असू शकते जे प्रोबला सूर्याजवळ फिरवते आणि सूर्याच्या गुरुत्वाकर्षणाचा वापर करून प्रोबला खोल जागेत नेईल.
हे लक्ष्य साध्य करण्यासाठी, डिटेक्टरच्या सोलर शील्डसाठी हलके, अति-उच्च तापमान सामग्री विकसित करणे आवश्यक आहे.जुलै 2021 मध्ये, अमेरिकन उच्च-तापमान साहित्य विकसक Advanced Ceramic Fiber Co., Ltd. आणि जॉन्स हॉपकिन्स युनिव्हर्सिटी अप्लाइड फिजिक्स लॅबोरेटरी यांनी 3500°C च्या उच्च तापमानाला तोंड देऊ शकणारे हलके, अति-उच्च तापमान सिरेमिक फायबर विकसित करण्यासाठी सहकार्य केले.संशोधकांनी प्रत्येक कार्बन फायबर फिलामेंटचा बाह्य स्तर थेट रूपांतरण प्रक्रियेद्वारे सिलिकॉन कार्बाइड (SiC/C) सारख्या धातूच्या कार्बाइडमध्ये रूपांतरित केला.
संशोधकांनी फ्लेम टेस्टिंग आणि व्हॅक्यूम हीटिंगचा वापर करून नमुन्यांची चाचणी केली आणि या सामग्रीमध्ये हलके, कमी बाष्प दाब सामग्रीची क्षमता, कार्बन फायबर सामग्रीसाठी 2000 डिग्री सेल्सिअसची सध्याची वरची मर्यादा वाढवणे आणि 3500 डिग्री सेल्सिअस तापमान राखण्याची क्षमता दिसून आली.यांत्रिक शक्ती, भविष्यात प्रोबच्या सोलर शील्डमध्ये वापरणे अपेक्षित आहे.
पोस्ट वेळ: जुलै-18-2022