কার্বন ফাইবার সম্পর্কে 4টি সাধারণ ভুল ধারণা ভাঙছি! পরিবাহী, শিল্ডিং, জলরোধী, ক্ষয়রোধী

কার্বন ফাইবার সম্পর্কে 4টি সাধারণ ভুল ধারণা খণ্ডন! পরিবাহী? শিল্ডিং? জলরোধী? ক্ষয়রোধী?

হালকা ওজনের অটোমোটিভ উপাদান এবং উচ্চ-প্রান্তের ক্রীড়া সরঞ্জাম থেকে শুরু করে এয়ারোস্পেসের গুরুত্বপূর্ণ কাঠামোগত অংশ পর্যন্ত, কার্বন ফাইবার "একটি পালকের মতো হালকা, ইস্পাতের মতো শক্ত"—এই বৈশিষ্ট্যের জন্য দীর্ঘদিন ধরে সাধারণ মানুষের মনোযোগ আকর্ষণ করেছে। তবে এর জনপ্রিয়তা বাড়ার সাথে সাথে এর বৈশিষ্ট্য সম্পর্কে প্রশ্নও বেড়ে চলেছে: কেউ কেউ দাবি করেন "কার্বন ফাইবার বিদ্যুৎ পরিবহন করে, তাই এটি দিয়ে তৈরি ফোন কেস সিগন্যাল ব্লক করে", আবার কেউ কেউ উদ্বিগ্ন যে "কার্বন ফাইবার জল ভয় করে এবং বৃষ্টিতে ভেঙে যাবে।" আবার কেউ কেউ ভাবেন, "এটি ধাতুর চেয়ে বেশি ক্ষয়রোধী কিনা?"

এই আপাতদৃষ্টিতে সরল প্রশ্নগুলি কার্বন ফাইবারের উপাদান বৈশিষ্ট্যের পিছনের মূল যুক্তি উন্মোচন করে—এটি কোনও "সর্বজনীন উপাদান" নয়, এবং এতে অসংখ্য "নিষেধাজ্ঞা" রয়েছে বলে যে গুজব রয়েছে তাও নয়। আজ, আমরা চারটি সবথেকে জরুরি প্রশ্নের উত্তর সহজ ভাষায় দেব, নীতিগুলি বিশ্লেষণ করে এবং বাস্তব জীবনের প্রয়োগের ভিত্তিতে উত্তর দিয়ে আপনাকে কার্বন ফাইবার সম্পর্কে সত্যিকার অর্থে বোঝার জন্য সাহায্য করব!

প্রশ্ন 1: আপনি কি শুনেছেন যে কার্বন ফাইবার বৈদ্যুতিক পরিবাহী?

উত্তর 1: হ্যাঁ, এটি ফাইবারের অক্ষ বরাবর বিদ্যুৎ পরিবহন করে, কিন্তু ধাতুর মতো নয়!

অনেক মানুষ ভুল করে মনে করেন যে কার্বন ফাইবার একটি "অন্তরক উপাদান", কিন্তু খাঁটি কার্বন ফাইবারের নিজস্ব চমৎকার বৈদ্যুতিক পরিবাহিতা রয়েছে—এর কারণ হল এর আণবিক গঠন: কার্বন ফাইবার গ্রাফাইটের মতো গঠন গঠন করে যেখানে কার্বন পরমাণুগুলি ষড়ভুজাকার আকৃতির জালের মধ্যে সজ্জিত থাকে। যুক্ত π বন্ধনগুলির মধ্যে মুক্ত ইলেকট্রনগুলি স্বাধীনভাবে চলাচল করতে পারে, যেন ইলেকট্রনগুলির জন্য একটি "মহাসড়ক" আছে, ফলে পরিবাহিতা সম্ভব হয়।

যাইহোক, তামা বা অ্যালুমিনিয়ামের মতো ধাতুগুলির সাথে এর পরিবাহিতা উল্লেখযোগ্যভাবে ভিন্ন:

(1) দিকনির্ভর পরিবাহিতা: কার্বন ফাইবার এর অক্ষীয় দিকে (দৈর্ঘ্যের দিকে) শক্তিশালী পরিবাহিতা প্রদর্শন করে এবং আনুভূমিকভাবে (ব্যাসের দিকে) দুর্বল পরিবাহিতা প্রদর্শন করে, অন্যদিকে ধাতুগুলি সমসত্ত্বভাবে বিদ্যুৎ পরিবহন করে;
(2) আনুমানিক কম পরিবাহিতা দক্ষতা: কার্বন ফাইবারের রোধ 10⁻³ থেকে 10⁻⁴ Ω·m এর মধ্যে হয়ে থাকে (বিভিন্ন স্পেসিফিকেশন অনুযায়ী পরিবর্তিত হয়), যা তামার (1.72×10⁻⁸ Ω·m) চেয়ে অনেক বেশি, ফলে এটি সরাসরি ধাতব তারের প্রতিস্থাপন হিসাবে উপযুক্ত নয়;
(3) কম্পোজিট উপকরণ অন্তরক হতে পারে: দৈনিক জীবনে আমরা যে "কার্বন ফাইবার"-এর সম্মুখীন হই (যেমন, কার্বন ফাইবার র‍্যাকেট, অটোমোটিভ উপাদান), সেগুলি আসলে "কার্বন ফাইবার রিইনফোর্সড কম্পোজিট" (CFRP)। পণ্যসমূহ যদি ম্যাট্রিক্স এপোক্সি রেজিনের মতো একটি অন্তরক উপাদান হয় এবং কার্বন ফাইবারগুলি একটি ক্রমাগত পরিবাহী নেটওয়ার্ক গঠন না করে, তবে কম্পোজিটটি সামগ্রিকভাবে অন্তরক বা অর্ধপরিবাহী ধর্ম প্রদর্শন করতে পারে।
ব্যবহারিক প্রয়োগ: এর পরিবাহিতা কাজে লাগিয়ে কার্বন ফাইবার দিয়ে অ্যান্টি-স্ট্যাটিক মেঝে এবং তড়িৎচৌম্বকীয় শীল্ডিং উপকরণ তৈরি করা যায়। তন্তুর পরিমাণ নিয়ন্ত্রণ করে অন্তরক কার্বন ফাইবার কম্পোজিটও উৎপাদন করা যায়, যা বিভিন্ন চাহিদা পূরণ করতে পারে আবেদন প্রয়োজনীয়তা।

প্রশ্ন 2: এটি ধাতবের মতো সংকেত আবদ্ধ করতে পারে?

উত্তর 2: হ্যাঁ, তবে এর জন্য একটি অবিচ্ছিন্ন পরিবাহী নেটওয়ার্ক গঠন প্রয়োজন।

তড়িৎচৌম্বকীয় শীল্ডিংয়ের মূল নীতি হল "পরিবাহী উপকরণ দিয়ে একটি আবদ্ধ খাঁচা তৈরি করে তড়িৎচৌম্বকীয় তরঙ্গগুলিকে প্রতিফলিত, শোষণ করা বা ভূমিতে পরিচালিত করা।" ধাতব একটি চমৎকার শীল্ডিং উপকরণ কারণ এটি একটি অবিচ্ছিন্ন পরিবাহী যা তড়িৎচৌম্বকীয় তরঙ্গগুলিকে সম্পূর্ণভাবে বাধা দিতে সক্ষম।

কার্বন ফাইবার কি সংকেত আবদ্ধ করতে পারে কিনা তা নির্ভর করে এটি কি অবিচ্ছিন্ন পরিবাহী পথ গঠন করে কিনা তার উপর:
(1) খাঁটি কার্বন ফাইবার / উচ্চ পরিমাণের অবিচ্ছিন্ন কার্বন ফাইবার পণ্য :নির্দিষ্ট শীল্ডিং কার্যকারিতা অর্জন করুন! উদাহরণস্বরূপ, পুরোপুরি কার্বন ফাইবার কাপড় বা কার্বন ফাইবার প্রিপ্রেগ দিয়ে তৈরি উপাদানগুলি ফাইবারের জালের মাধ্যমে একটি ক্রমাগত পরিবাহী নেটওয়ার্ক গঠন করে, যা কিছু তড়িৎচৌম্বকীয় তরঙ্গ প্রতিফলিত করে। শীল্ডিং কার্যকারিতা (SE) সাধারণত 30 থেকে 60 dB-এর মধ্যে থাকে (সাধারণ শিল্প ও সাধারণ প্রয়োগের জন্য যথেষ্ট), যদিও ধাতুগুলির চেয়ে কিছুটা কম (60 থেকে 100 dB+)।
(2) কম পরিমাণ / বিচ্ছিন্ন কার্বন ফাইবার কম্পোজিট: যদি কার্বন ফাইবারগুলি কেবল একটি নিরোধক ম্যাট্রিক্সের ভিতরে "ছড়িয়ে" থাকে এবং একটি ক্রমাগত নেটওয়ার্ক গঠন না করে, তবে তারা "ভাঙা তার"-এর মতো কাজ করে এবং প্রায় কোনও শীল্ডিং ক্ষমতা প্রদান করে না;
(3) উন্নতির সমাধান: কম্পোজিট পৃষ্ঠে ধাতব আস্তরণ প্রয়োগ করা বা পরিবাহী পূরক (যেমন, কার্বন ন্যানোটিউব) যুক্ত করা কার্বন ফাইবার পণ্যের শীল্ডিং কর্মক্ষমতা উল্লেখযোগ্যভাবে বৃদ্ধি করতে পারে, এমনকি ধাতব স্তরের কাছাকাছি পৌঁছাতে পারে।
উদাহরণস্বরূপ: উচ্চ-সামগ্রী কনটিনিউয়াস কার্বন ফাইবার কাপড় দিয়ে তৈরি একটি কার্বন ফাইবার ফোন কেস সামান্য সিগন্যাল দুর্বল করতে পারে (যদিও স্বাভাবিক ব্যবহারের উপর কোনও প্রভাব ফেলে না); অন্যদিকে, কার্বন ফাইবার রিইনফোর্সড প্লাস্টিক (CFRP) কেস, ফাইবারগুলি ছড়িয়ে থাকার কারণে, সিগন্যাল গ্রহণের উপর প্রায় কোনও প্রভাব ফেলে না।

প্রশ্ন 3: কার্বন ফাইবার উপাদান "জলের ভয় পায়"?

উত্তর 3: খাঁটি কার্বন ফাইবার নিয়ে চিন্তার কোনও কারণ নেই; কম্পোজিট উপকরণগুলি ম্যাট্রিক্স এবং সুরক্ষা উপর নির্ভর করে।

প্রথমে আসুন পরিষ্কার করা যাক: খাঁটি কার্বন ফাইবার নিজেই জলের ভয় পায় না! কার্বন ফাইবারের একটি স্থিতিশীল রাসায়নিক গঠন রয়েছে যা জলের সাথে বিক্রিয়া করে না। ডুবে থাকলেও এটি মরিচা ধরে না বা ক্ষয় হয় না, এবং জলের নিচের পরিবেশে (যেমন গভীর সমুদ্রের সরঞ্জাম বা আন্ডারওয়াটার রোবট) খাঁটি কার্বন ফাইবার একটি চমৎকার কাঠামোগত উপকরণ হিসাবে কাজ করে।

যাইহোক, আমরা যে "কার্বন ফাইবার পণ্য" (কম্পোজিট উপকরণ) গুলি সাধারণত দেখি তা জলের ভয় পেতে পারে।

মূল সমস্যা ম্যাট্রিক্স উপকরণ এবং ইন্টারফেস বন্ডিং এর উপর নির্ভর করে:
(1) যদি সংমিশ্রণ ম্যাট্রিক্স ইপোক্সি রজন, পলিয়েস্টার রজন ইত্যাদি হয়, তবে দীর্ঘ সময় ধরে নিমজ্জনের ফলে জল ধীরে ধীরে রজনের ভিতরে বা তন্তু-রজন ইন্টারফেসে প্রবেশ করতে পারে, যার ফলে:
1) রজনের ফোলা এবং বার্ষেয়তা ঘটে, যা উপকরণের শক্তি হ্রাস করে;
2) তন্তু-রজন স্তর বিচ্ছিন্নতা (ইন্টারফেস ব্যর্থতা), যা "স্তর বিচ্ছিন্নতা" এর সৃষ্টি করে;
(2) বিশেষভাবে চিকিত্সিত সংমিশ্রণগুলি "জলরোধী": রজনকে জলরোধী করে, পণ্যের পৃষ্ঠে জল বিকর্ষক আস্তরণ (যেমন পলিইউরেথেন, ফ্লুরোকার্বন আস্তরণ) প্রয়োগ করে বা জলরোধী গুণাবলী সম্পন্ন ম্যাট্রিক্স (যেমন পলিইথারইথারকিটোন PEEK) ব্যবহার করে কার্বন ফাইবার সংমিশ্রণগুলি আর্দ্র পরিবেশে বা এমনকি দীর্ঘ সময় ধরে নিমজ্জনের সময়ও স্থিতিশীলতা বজায় রাখতে পারে।

ব্যবহারের সুপারিশ: - সাধারণ কার্বন ফাইবার পণ্যগুলির (যেমন ব্যাকপ্যাক, খেলার র্যাকেট) জন্য বৃষ্টির সংস্পর্শে বা নিমজ্জনের জন্য দীর্ঘ সময় ধরে উন্মুক্ত রাখা এড়িয়ে চলুন। - বাইরে বা জলের নিচে ব্যবহারের জন্য (যেমন প্যাডল, ডুবুরি সরঞ্জাম), বিশেষ জলরোধী-গ্রেডের পণ্য নির্বাচন করুন।

Q4: এটি কতটা ক্ষয়রোধী?

A4: "রাসায়নিক ক্ষয়ের বিরুদ্ধে প্রতিরোধী" কিন্তু "উচ্চ তাপমাত্রায় জারণের প্রতি সংবেদনশীল"!

কার্বন ফাইবারের মোটের উপর দুর্দান্ত ক্ষয় প্রতিরোধ ক্ষমতা রয়েছে, যার মূল সুবিধা আসে কার্বন পরমাণুগুলির স্থিতিশীল গঠন থেকে:
(1) অ্যাসিড এবং ক্ষারকের ক্ষয়ের বিরুদ্ধে প্রতিরোধ: কক্ষ তাপমাত্রায়, কার্বন ফাইবার হাইড্রোক্লোরিক অ্যাসিড, সালফিউরিক অ্যাসিড এবং সোডিয়াম হাইড্রোক্সাইডের মতো সাধারণ অ্যাসিড ও ক্ষারক দ্রবণ থেকে ক্ষয়কে প্রতিরোধ করে। ধাতুর বিপরীতে, এটি তড়িৎ-রাসায়নিক ক্ষয়ের শিকার হয় না, যার ফলে এটি রাসায়নিক সরঞ্জামগুলিতে (যেমন ক্ষয়কারী মাধ্যম পরিবহনের পাইপলাইন, বিক্রিয়াজারের অস্তর) ব্যাপকভাবে ব্যবহৃত হয়।
(2) জৈব দ্রাবকের ক্ষয়ের বিরুদ্ধে প্রতিরোধ: কার্বন ফাইবার অ্যালকোহল, অ্যাসিটোন এবং পেট্রোলের মতো বেশিরভাগ জৈব দ্রাবকে অদ্রাব্য এবং দীর্ঘ সময় ধরে উন্মুক্ত থাকলেও এটি ক্ষয়প্রাপ্ত হয় না;
(3) দুর্বলতা: উচ্চ তাপমাত্রায় জারণের প্রতি সংবেদনশীলতা: এটি কার্বন ফাইবারের একমাত্র "ক্ষয়জনিত দুর্বলতা"—বাতাসে, 400°C এর বেশি তাপমাত্রায় কার্বন ফাইবার অক্সিজেনের সাথে বিক্রিয়া করে (C + O₂ = CO₂), যার ফলে ধীরে ধীরে জারণ, ওজন হ্রাস এবং শক্তি কমে। তবে, নিষ্ক্রিয় গ্যাসের পরিবেশে (যেমন নাইট্রোজেন) বা শূন্যস্থানে, এটি অত্যন্ত উচ্চ তাপমাত্রাতেও (1000°C এর বেশি) স্থিতিশীল থাকে।

অতিরিক্ত নোট: কার্বন ফাইবার নিজেই উচ্চ তাপমাত্রার জারণের শিকার হয় না, কারণ এর প্রধান উপাদান হল কার্বন, যা অক্সিজেনবিহীন পরিবেশে 1800°C এর বেশি তাপমাত্রা সহ্য করতে পারে। তবে, কার্বন ফাইবার কম্পোজিটগুলি উচ্চ তাপমাত্রার জারণের শিকার হয়, কারণ ব্যবহৃত রেজিন ম্যাট্রিক্স 400°C এর বেশি তাপমাত্রায় অক্সিজেনযুক্ত পরিবেশে জারিত হয়ে ব্যর্থ হয়, ফলে সমগ্র উপকরণের কর্মদক্ষতা ক্ষতিগ্রস্ত হয়। অক্সিজেনযুক্ত পরিবেশে, কার্বন ফাইবার নিজেই 300°C-400°C পর্যন্ত তাপমাত্রা সহ্য করতে পারে।

কার্বন ফাইবার কম্পোজিটের ক্ষয় প্রতিরোধ ক্ষমতা ম্যাট্রিক্স দ্বারা একইভাবে প্রভাবিত হয়। যদি ম্যাট্রিক্স রজনের ক্ষয় প্রতিরোধ ক্ষমতা না থাকে (যেমন, সাধারণ পলিয়েস্টার রজন), তবে দীর্ঘ সময় ধরে ক্ষয়কারী মাধ্যমের সংস্পর্শে থাকা রজনটি ব্যর্থ হবে, যার ফলে সামগ্রিক কর্মক্ষমতা ক্ষতিগ্রস্ত হবে। ফলস্বরূপ, রাসায়নিক প্রক্রিয়াকরণে ব্যবহৃত কার্বন ফাইবার কম্পোজিটগুলিতে ক্ষয় প্রতিরোধী রজন ম্যাট্রিক্স (যেমন, ভিনাইল এস্টার রজন, পরিবর্তিত ইপোক্সি রজন) অন্তর্ভুক্ত করা আবশ্যিক।

কার্বন ফাইবার উপকরণের বৈশিষ্ট্যের মূল নীতি হলো "গঠন কর্মক্ষমতা নির্ধারণ করে"—এই বৈশিষ্ট্যগুলি বোঝা এর সুবিধাগুলি কার্যকরভাবে কাজে লাগানোর জন্য অপরিহার্য, এটি না এর "সর্বজনীন প্রয়োগ"-এর অতিরঞ্জন করে, না এর "সীমাবদ্ধতা" সম্পর্কে ভুল ধারণা তৈরি করে। যদি আপনি নির্দিষ্ট প্রয়োগগুলি নিয়ে (যেমন, ইলেকট্রনিক্স বা আউটডোর গিয়ারে কার্বন ফাইবার) আরও জানতে চান, তবে নীচে মন্তব্য করে জানান!