एयरोस्पेस उद्योग की हल्के, उच्च शक्ति और अत्यधिक विश्वसनीय मिश्रित सामग्रियों की मांग ने एपॉक्सी रेजिन आधारित कार्बन फाइबर प्रीप्रेग तकनीक में सफलताओं को प्रेरित किया है, जो बहु-स्तरीय संरचनात्मक डिजाइन और इंटरफेशियल एन्हांसमेंट पर ध्यान केंद्रित कर रही है। यह आलेख व्यवस्थित रूप से कार्बन फाइबर सतह संशोधन, नैनोरीइन्फोर्समेंट विनियमन, राल मैट्रिक्स टफनिंग और प्रक्रिया अनुकूलन सहित परिप्रेक्ष्य से इंटरफेशियल सुदृढीकरण तंत्र और बहु-पैमाने के सहक्रियात्मक प्रभावों की खोज करता है। एयरोस्पेस ग्रेड प्रीप्रेग तैयारी केस अध्ययनों का उपयोग करते हुए, यह प्रक्रिया पैरामीटर युग्मन अनुकूलन के साथ आणविक गतिशीलता सिमुलेशन को एकीकृत करने के लिए एक तकनीकी मार्ग का प्रस्ताव करता है, जो अगली पीढ़ी के एयरोस्पेस समग्र विकास के लिए सैद्धांतिक समर्थन प्रदान करता है।
कार्बन फाइबर प्रबलित एपॉक्सी कंपोजिट (सीएफआरपी), सीएफआरपी अपनी उच्च विशिष्ट शक्ति, थकान प्रतिरोध और डिजाइन लचीलेपन के कारण एयरोस्पेस प्राथमिक भार वहन संरचनाओं के लिए एक मुख्य सामग्री बन गया है। हालाँकि, चुनौतियाँ बनी हुई हैं: कार्बन फाइबर सतह की जड़ता के कारण अपर्याप्त इंटरफेशियल बॉन्डिंग ताकत, अत्यधिक क्रॉसलिंक्ड रेजिन मैट्रिसेस से कठोरता की कमी, और जटिल घटक निर्माण के दौरान सरंध्रता नियंत्रण। हालिया शोध बहु-स्तरीय सुदृढीकरण विनियमन और इंटरफेशियल रासायनिक बॉन्डिंग प्रौद्योगिकियों पर जोर देता है। नैनोकणों, मूँछदार संरचनाओं और आणविक स्तर के इंटरफ़ेस डिज़ाइन से सहक्रियात्मक प्रभाव लोड स्थानांतरण दक्षता और क्षति सहनशीलता में काफी सुधार कर सकते हैं।
I. मल्टी-स्केल कार्बन फाइबर सतह संशोधन
1,रासायनिक ग्राफ्टिंग एवं ऑक्सीकरण
ऑक्सीकरण: गैस चरण (O₃/O₂ मिश्रण) या तरल चरण (HNO₃ विसर्जन) ऑक्सीकरण वेटेबिलिटी को बढ़ाने के लिए कार्बोक्सिल/हाइड्रॉक्सिल समूहों का परिचय देता है।
ग्राफ्टिंग: अमीनो -टर्मिनेटेड नेफ़थलीन डायमाइड (एनडीआई) या पॉलीइथाइलीनमाइन (पीईआई) ग्राफ्टिंग फाइबर और एपॉक्सी के बीच सहसंयोजक बंधन स्थापित करता है। पीईआई (मेगावाट=600) इंटरफेशियल शीयर स्ट्रेंथ (आईएफएसएस) को 38.9% और फ्लेक्सुरल स्ट्रेंथ को 36.7% बढ़ाता है।
2,नैनोरीइन्फोर्समेंट हाइब्रिड संशोधन
सीएनटी ग्राफ्टिंग: सीएनटी π -π स्टैकिंग और कार्बोक्सिल {{1} अमाइन प्रतिक्रियाओं के माध्यम से लंगर डाले हुए "रिवेट" संरचनाएं बनाते हैं। CF-PEI/CNT-COOH=2:1 द्रव्यमान अनुपात पर, IFSS 74.1% और लचीली ताकत 55.2% बढ़ जाती है।
जीओ एंकरिंग: लंबवत रूप से संरेखित जीओ शीट तनाव हस्तांतरण के लिए मध्यम मॉड्यूलस इंटरलेयर्स बनाती हैं। इष्टतम CF-PEI/GO=40:1 अनुपात नैनोस्केल इंटरलेयर रिक्ति नियंत्रण प्राप्त करता है।
3,व्हिस्कराइजेशन और नैनोफाइबर इंटरफेस
क्लोरीनयुक्त अरामिड नैनोफाइबर (CI{{0}ANF) कोटिंग: प्लाज्मा{1}डिप के माध्यम से CI{2}ANF नेटवर्क के साथ लेपित उपचारित फाइबर {{3}कोटिंग IFSS को 79.8% तक बढ़ाती है और वैन डेर वाल्स बलों, हाइड्रोजन बांड और π{7}}π इंटरैक्शन के माध्यम से 33.7% तक लघु बीम कतरनी शक्ति (SBS) को बढ़ाती है, बिना किसी समझौता के। तन्य शक्ति.
द्वितीय. एपॉक्सी मैट्रिक्स टफ़निंग और रियोलॉजी नियंत्रण
1,रिएक्टिव इंटरपेनेट्रेटिंग नेटवर्क
कोर {{0}शेल रबर कण या थर्मोप्लास्टिक/एपोक्सी मिश्रण इंटरपेनिट्रेटिंग नेटवर्क बनाते हैं। 10% टफनर सामग्री पर, संपीड़न {{3}पश्चात {{4}प्रभाव (सीएआई) शक्ति 330 एमपीए तक पहुंच जाती है, फ्रैक्चर कठोरता 40% बढ़ जाती है, केवल 6 डिग्री टीजी कमी के साथ।
2,रियोलॉजी अनुकूलन
प्रतिक्रियाशील मंदक (उदाहरण के लिए, ब्यूटाइल ग्लाइसीडिल ईथर) राल की चिपचिपाहट को 5000 से 1500 mPa·s तक कम कर देते हैं, फाइबर संसेचन में सुधार करते हैं और प्रीप्रेग सरंध्रता को कम करते हैं।
तृतीय. मल्टी-स्केल प्रोसेस सिनर्जी
1,इंटरफ़ेस विनियमन और पिघला हुआ संसेचन
कंपैटिबिलाइज़र फाइबर/थर्माप्लास्टिक आसंजन को बढ़ाते हैं (उदाहरण के लिए, महत्वपूर्ण आईएफएसएस सुधार)।
ट्रांसक्रिस्टलाइनिटी नियंत्रण: तापमान/समय अनुकूलन ट्रांसक्रिस्टलाइन परत की मोटाई और इंटरफेसियल ताकत को बढ़ाता है।
2,एयरोस्पेस प्रीप्रेग केस स्टडीज
T800 कार्बन फाइबर/एपॉक्सी: क्षेत्रीय घनत्व 120 ग्राम/वर्ग मीटर, राल सामग्री 38%, तन्यता ताकत 2800 एमपीए (पंख त्वचा अनुप्रयोग)।
टोरे टी1100जी/3960 रेजिन: तन्य शक्ति 6.3 जीपीए, मापांक 310 जीपीए (एयरबस ए350 धड़)।
चतुर्थ. इंटरफ़ेशियल तंत्र और लक्षण वर्णन
मल्टी-स्केल इंटरफ़ेस मॉडल
- मैकेनिकल इंटरलॉक सिद्धांत: सतह खुरदरापन फाइबर/राल एंकरिंग को बढ़ाता है।
- रासायनिक बंधन सिद्धांत: ग्राफ्टेड कार्यात्मक समूहों के माध्यम से सहसंयोजक बंधन।
- इंटरफ़ेज़ सिद्धांत: मध्यम -मापांक इंटरलेयर्स तनाव एकाग्रता को कम करते हैं।
माइक्रोस्कोपी तकनीक
- एक्सपीएस: भूतल रसायन विज्ञान विश्लेषण।
- SEM: इंटरफ़ेस आकृति विज्ञान/विफलता मोड।
- एएफएम: खुरदरापन/लोचदार मापांक ढाल मानचित्रण।
वी. निष्कर्ष और आउटलुक
एपॉक्सी-आधारित कार्बन फाइबर प्रीप्रेग को एयरोस्पेस अनुप्रयोगों को आगे बढ़ाने के लिए बहु-स्तरीय संशोधन, मैट्रिक्स सख्त करने और प्रक्रिया तालमेल की आवश्यकता होती है। भविष्य की दिशाएं:
- जैव आधारित अनुकूलता: पर्यावरणीय प्रभाव को कम करने के लिए नवीकरणीय विकल्प।
- डिजिटल जुड़वाँ: सरंध्रता और फाइबर वितरण को अनुकूलित करने के लिए प्रक्रिया सिमुलेशन।
- स्व-उपचार इंटरफ़ेस: क्षति की मरम्मत के लिए गतिशील सहसंयोजक बंधन/सुपरमॉलेक्यूलर इंटरैक्शन।
अंतःविषय नवाचार के माध्यम से, ये कंपोजिट इंजन ब्लेड और गहरे अंतरिक्ष जांच जैसे चरम अनुप्रयोगों में विस्तारित होंगे, एयरोस्पेस सिस्टम को हल्के, मजबूत और स्मार्ट प्रतिमानों की ओर ले जाएंगे।
स्रोत: कंपोजिट इको-सर्कल