কার্বন ফাইবার সম্পর্কে তিনটি প্রশ্ন: দাম বেশি? ভঙ্গুর? শুধুমাত্র কালো রঙে পাওয়া যায়?

যখন আপনি একটি অটো শো-তে একটি কার্বন ফাইবার স্পোর্টস কার দেখেন, তখন কি আপনার প্রথম চিন্তা হয়, "এই উপাদানটি অবশ্যই অত্যন্ত দামি"? যখন আপনি একটি কার্বন ফাইবার জলের বোতল সম্পর্কে একটি পর্যালোচনা দেখেন, তখন কি আপনি স্বয়ংক্রিয়ভাবে ভাবেন, "এটি ফেলে দিলে ভেঙে যাবে—স্টেইনলেস স্টিলের মতো টেকসই নয়"? অথবা এমনকি যখন আপনি ক্রীড়া সামগ্রী বাছাই করছেন, শুধুমাত্র কালো কার্বন ফাইবার দেখে পণ্য , আপনি কি ধরে নিচ্ছেন, "এই উপাদানটি স্বভাবতই শুধুমাত্র কালো"?

কয়েক বছর ধরে কার্বন ফাইবার শিল্পে অভিজ্ঞতা অর্জন করে, আমরা এই ধরনের সাধারণ ভুল ধারণাগুলির সাথে অভ্যস্ত হয়ে গেছি। এটা অস্বীকার করা যায় না যে যখন কার্বন ফাইবার প্রথমবারের মতো মহাকাশ থেকে ভোক্তা বাজারে প্রবেশ করেছিল, তখন উচ্চ প্রযুক্তিগত বাধা এবং সীমিত প্রয়োগের কারণে এটি "দামী", "ভঙ্গুর" এবং "একঘেয়ে কালো"-এর মতো লেবেল পেয়েছিল। কিন্তু বৃহৎ উৎপাদনের ক্ষেত্রে আসা প্রযুক্তিগত অগ্রগতি এবং প্রক্রিয়াজাতকরণের নবাচারের ফলে, আজকের কার্বন ফাইবার এই স্টেরিওটাইপগুলি ত্যাগ করেছে। এটি বৃহৎ পরিসরে প্রয়োগের পাশাপাশি খরচ নিয়ন্ত্রণ করতে সক্ষম, প্রভাব প্রতিরোধের পরীক্ষায় ধাতব উপকরণের সমতুল্য কার্যকারিতা দেখায় এবং প্রযুক্তিগত পদ্ধতির মাধ্যমে উজ্জ্বল রংও প্রদর্শন করতে পারে।

অতিরিক্ত দাম? মূল্য ট্যাগের পিছনে প্রযুক্তিগত খরচ উন্মোচন

"এক কিলোগ্রাম কার্বন ফাইবার দশ কিলোগ্রাম ইস্পাতের সমতুল্য"—এই কথাটি খুব প্রচলিত, কিন্তু উচ্চ মূল্য কখনই "উপাদান প্রিমিয়াম" ছিল না—এটি প্রযুক্তি-নিবিড় উৎপাদনের অপরিহার্য ফলাফল।
অটোমোটিভ কার্বন ফাইবারকে উদাহরণ হিসাবে নেওয়া যাক, এর খরচের গঠনে প্রযুক্তির তিনটি স্তরের বাধা লুকিয়ে আছে:

কাঁচামাল নষ্ট হওয়ার কঠোর নিয়ম

স্পিনিং, প্রি-অক্সিডেশন এবং কার্বোনাইজেশনসহ একাধিক প্রক্রিয়ার পর, 2.2 টন পলিঅ্যাক্রাইলোনিট্রাইল প্রিকিউরসর ফাইবার থেকে শেষ পর্যন্ত মাত্র 1 টন কার্বন ফাইবার পাওয়া যায়, যেখানে কাঁচামালের খরচ ইস্পাতের চেয়ে পাঁচ গুণ বেশি।

প্রকৃত শক্তি খরচের খরচ

তাপ চিকিত্সা প্রক্রিয়াটি 1,000 ডিগ্রি সেলসিয়াসের বেশি তাপমাত্রা বজায় রাখার প্রয়োজন হয়, যেখানে বিদ্যুৎ খরচ উৎপাদন খরচের 30% পর্যন্ত হয়। এটি প্রতি 10 কিলোগ্রাম কার্বন ফাইবার উৎপাদনে 200 কিলোওয়াট-ঘন্টা বিদ্যুৎ খরচ করার সমতুল্য।

প্রক্রিয়ার নির্ভুলতার লুকানো হিসাব

মার্সিডিজ-বেঞ্জ V260L-এর জন্য কার্বন ফাইবার রূপান্তর কিটে ফাইবার কাপড়ের 300 এর বেশি স্তর সঠিকভাবে হাতে স্তরায়িত করা প্রয়োজন। যেকোনো ভুল সারিবদ্ধকরণ পণ্যটিকে অকেজো করে দিতে পারে, শুধুমাত্র বাহ্যিক উপাদানগুলির খরচ 300,000 ইউয়ান।

আরও গুরুত্বপূর্ণভাবে, এটি একটি "খরচ-দক্ষতার উল্টে যাওয়া" অর্জন করে: কার্বন ফাইবারের শরীর ইস্পাতের চেয়ে 60% হালকা, যা নতুন শক্তির যানের পরিসরকে 15% বাড়িয়ে দেয়। দীর্ঘমেয়াদী শক্তি সাশ্রয় দ্রুত প্রাথমিক খরচ কমিয়ে দেয়। ভর উৎপাদন প্রযুক্তিতে অগ্রগতির সাথে, দশ বছর আগের তুলনায় ভোক্তা-গ্রেড কার্বন ফাইবারের মূল্য 70% কমে গেছে, যা ভবিষ্যতে সাধারণ পরিবারগুলির জন্য এটিকে ক্রমশ সহজলভ্য করে তুলবে।

আঘাতে ভেঙে গেছে? আঘাত প্রতিরোধের পরীক্ষা অন্যথা প্রমাণ করে।

"কার্বন ফাইবার কাচের মতো ভঙ্গুর" - এই ধারণাটি এর যান্ত্রিক বৈশিষ্ট্যগুলির একপাক্ষিক বোঝাপড়া থেকে এসেছে। আসুন আমরা দুটি সেট পরীক্ষার তথ্য উপস্থাপন করি:

ড্রপ ওয়েট ইমপ্যাক্ট টেস্ট

10 কেজি ওজন এবং 2 মিটার উচ্চতা সহ অভিন্ন আঘাতের শর্তাধীন, 5 মিমি পুরু কার্বন ফাইবার প্লেটের শুধুমাত্র পৃষ্ঠে সামান্য বিবর্ণন দেখা গেলেও একই পুরুত্বের অ্যালুমিনিয়াম খাদ প্লেটে ভাঙন দেখা গেছে। এর কারণ হল কার্বন ফাইবারের টান সাতগুণ ইস্পাতের চেয়ে বেশি, যা তন্তু এবং রজনের মধ্যে সমন্বিত ক্রিয়া-প্রতিক্রিয়ার মাধ্যমে আঘাতের শক্তি শোষণ করতে দেয়।

বাস্তব যাচাইয়ের ক্ষেত্রে

ফোর্ড মাস্ট্যাঙ্গ শেলবি জিটি ড্রিফট গাড়িতে সম্পূর্ণ কার্বন ফাইবারের বডি রয়েছে। 120 কিমি/ঘন্টা গতিতে সংঘর্ষ পরীক্ষায় ইস্পাতের বডির তুলনায় বডির বিকৃতি 40% কম হয়েছিল, যেখানে যাত্রীদের কক্ষটি অক্ষত থাকে। রেসের তথ্য অনুযায়ী, কার্বন ফাইবারের বডি সংঘর্ষজনিত আঘাতের ঝুঁকি 65% কমায়।
মহাকাশ বস্তুর আঘাত সহ্য করার পাশাপাশি চালনার ওজন কমানোর ক্ষেত্রে এই "দৃঢ় কিন্তু ভঙ্গুর নয়" বৈশিষ্ট্যটি মহাকাশ শিল্পের জন্য এটিকে মহাকাশযানের কাঠামোর মূল উপাদান হিসাবে নির্ভরযোগ্য করে তোলে।

শুধুমাত্র কালো? রঙিন কার্বন ফাইবার অনেকদিন ধরেই বৃহৎ আকারে উৎপাদিত হচ্ছে এবং প্রয়োগ করা হচ্ছে।

পারম্পারিক কার্বন ফাইবার স্বাভাবিকভাবেই কালো দেখায় কারণ এর পৃষ্ঠে sp² সংকরায়িত কার্বন পরমাণুগুলির দ্বারা গঠিত π ইলেকট্রন মেঘ দৃশ্যমান আলোক স্পেক্ট্রামের সম্পূর্ণ অংশ শোষণ করে। তবে এখন এই প্রযুক্তিগত বাধা অতিক্রম করা হয়েছে।
উহান টেক্সটাইল বিশ্ববিদ্যালয়ের একাডেমিশিয়ান শু ওয়েইলিনের দল কর্তৃক উন্নত মাইক্রো-ন্যানো কাঠামোগত রঙ প্রযুক্তি কার্বন ফাইবারকে রঙিন রূপ দিয়েছে: ম্যাগনেট্রন স্পাটারিংয়ের মাধ্যমে তন্তুর পৃষ্ঠে ন্যানোস্কেল পর্যায়ক্রমিক কাঠামো তৈরি করে এবং আলোর ব্যতিচার প্রভাব ব্যবহার করে রঙ উৎপাদন করে, এই প্রযুক্তি পরিবেশ-বান্ধব এবং রঙ নষ্ট হওয়ার প্রতিরোধী হওয়ার পাশাপাশি মূল যান্ত্রিক বৈশিষ্ট্যগুলি অক্ষুণ্ণ রাখে। বর্তমানে উৎপাদিত রঙিন কার্বন ফাইবারগুলি লাল, নীল এবং সোনালী সহ একাধিক রঙের পরিসর জুড়ে বিস্তৃত এবং তিনটি প্রধান ক্ষেত্রে ব্যবহারিক প্রয়োগ অর্জন করেছে:

উচ্চ-প্রান্তের ভোগব্যবহার খাত

রিচার্ড মিলের ফ্রুটস কালেকশনে একটি কমলা গ্রেডিয়েন্ট কার্বন ফাইবার কেস রয়েছে, যা কালো এবং রঙিন কার্বন ফাইবারের পাল্টাপাল্টি স্তরগুলি একত্রে চাপ দিয়ে তৈরি করা হয়েছে, HRC55 এর কঠোরতা অর্জন করেছে এবং স্টেইনলেস স্টিলের কেসের তুলনায় 40% কম ওজনের।

অটোমোটিভ টিউনিং শিল্প

লাল কার্বন ফাইবার স্পয়লার ক্রমশ পারফরম্যান্স যানগুলির একটি স্বাক্ষর বৈশিষ্ট্য হয়ে উঠেছে, এবং কিছু স্থানীয় উৎপাদক এখন বৃহৎ পরিসরে উৎপাদন অর্জন করেছে।

স্মার্ট ওয়্যারেবল খাত

রূপালি আবৃত পরিবাহী কার্বন ফাইবার দিয়ে তৈরি একটি স্বাস্থ্য ওয়্যার্লেট শুধুমাত্র হৃদস্পন্দন মনিটর করেই না, বাঁকানোর 100,000 বার প্রতিরোধ করে বিকৃতি ছাড়াই স্থায়িত্বও দেখায়।

এই রঙিন পণ্যগুলির আবির্ভাব "শিল্প উপাদান" হিসাবে কার্বন ফাইবারকে একটি "ফ্যাশন উপাদান"-এ রূপান্তরিত করছে।

পূর্বানুমান ভাঙা: কার্বন ফাইবারের পরবর্তী দশক

বিমানছাত্র থেকে শুরু করে ভোক্তা বাজারপণ্যে উচ্চপ্রযুক্তির উপকরণ হিসাবে কার্বন ফাইবারের বিবর্তন এখনও অব্যাহত রয়েছে। যখন আমরা বিবেচনা করি যে এর 30% খরচ বিদ্যুৎ থেকে আসে (যা ভবিষ্যতে সবুজ শক্তির মাধ্যমে কমানো যেতে পারে), এর আঘাত প্রতিরোধ ক্ষমতা ধাতুগুলিকে ছাড়িয়ে গেছে, এবং এর রঙের বিকল্পগুলি ক্রমাগত বৃদ্ধি পাচ্ছে, তখন স্পষ্ট হয়ে যায়: প্রযুক্তিগত উদ্ভাবনের মাধ্যমে কার্বন ফাইবার নিয়ে থাকা "ধারণাগুলি" একে একে ভেঙে পড়ছে।