उन्नत समग्र सामग्री (इंजीनियरिंग)

सामग्री विज्ञान में, उन्नत समग्र सामग्री (एसीएम) ऐसी सामग्रियां हैं जो आम तौर पर अन्य सामग्रियों की तुलना में असामान्य रूप से उच्च कठोरता या लोच विशेषताओं के मापांक के साथ असामान्य रूप से उच्च शक्ति वाले फाइबर द्वारा विशेषता होती हैं, जबकि कमजोर मैट्रिक्स (मिश्रित) द्वारा एक साथ बंधी होती हैं। इन्हें आमतौर पर उपयोग में आने वाली मिश्रित सामग्रियों जैसे कि प्रबलित ठोस , या यहां तक कि कंक्रीट की तुलना में उन्नत मिश्रित सामग्री कहा जाता है। कम्पोजिट लैमिनेट्स कम घनत्व वाले होते हैं जबकि वे आयतन का एक बड़ा हिस्सा घेरते हैं।

उन्नत कंपोजिट वांछनीय भौतिक गुणों और रासायनिक गुणों को प्रदर्शित करते हैं जिनमें हल्के वजन के साथ उच्च कठोरता (लोच (भौतिकी)), और मजबूत फाइबर की दिशा में ताकत, आयामी स्थिरता, तापमान और रासायनिक प्रतिरोध, लचीली प्रतिक्रिया और अपेक्षाकृत आसान प्रसंस्करण शामिल हैं। उन्नत कंपोजिट कई उपयोगों में, विशेषकर एयरोस्पेस उद्योग में, धातु के घटकों की जगह ले रहे हैं।

सम्मिश्रों को उनकी पदार्थ की अवस्था के अनुसार वर्गीकृत किया जाता है। ये वर्गीकरण हैं पॉलिमर मैट्रिक्स (समग्र)|पॉलिमर मैट्रिक्स समग्र (पीएमसी), सिरेमिक मैट्रिक्स कम्पोजिट (सीएमसी), और धातु मैट्रिक्स समग्र (एमएमसी)। इसके अलावा, इन श्रेणियों के भीतर सामग्रियों को अक्सर उन्नत कहा जाता है यदि वे कम वजन, संक्षारण प्रतिरोध और कुछ मामलों में विशेष विद्युत गुणों के साथ उच्च (अक्षीय, देशांतर) ताकत मूल्यों और उच्च (ज्यामिति, अनुदैर्ध्य) कठोरता मूल्यों के गुणों को जोड़ते हैं।

उन्नत मिश्रित सामग्रियों का विमान, एयरोस्पेस और खेल उपकरण क्षेत्रों में व्यापक, सिद्ध अनुप्रयोग हैं। और भी विशेष रूप से एसीएम विमान और एयरोस्पेस संरचनात्मक भागों के लिए बहुत आकर्षक हैं। एसीएम नासा के उन्नत अंतरिक्ष परिवहन कार्यक्रम , सेना उड्डयन और यूएसए के संघीय विमानन प्रशासन के लिए कवच सुरक्षा और कॉमंच हेलीकाप्टर के लिए उच्च तापमान शाफ्टिंग के लिए विकसित किया जा रहा है। . इसके अतिरिक्त, एसीएम का सैन्य और सरकारी एयरोस्पेस उद्योग में दशकों लंबा इतिहास है। हालाँकि, अधिकांश तकनीक नई है और माध्यमिक या स्नातक शिक्षा में औपचारिक रूप से प्रस्तुत नहीं की गई है, और उन्नत कंपोजिट निर्माण की तकनीक लगातार विकसित हो रही है।^[1]^[2]^[3]

अवलोकन और ऐतिहासिक परिप्रेक्ष्य

एसीएम का विनिर्माण दुनिया भर में अरबों डॉलर का उद्योग है। मिश्रित उत्पादों में स्केटबोर्ड से लेकर अंतरिक्ष शटल के घटक तक शामिल हैं। उद्योग को आम तौर पर दो बुनियादी खंडों, औद्योगिक कंपोजिट और उन्नत कंपोजिट में विभाजित किया जा सकता है। कंपोजिट निर्माण की कई प्रक्रियाएं दोनों खंडों में समान हैं। दो बुनियादी खंडों का वर्णन नीचे किया गया है।^[1]^[2]

औद्योगिक कंपोजिट

अमेरिका में औद्योगिक कंपोजिट उद्योग 40 वर्षों से अधिक समय से मौजूद है। यह बड़ा उद्योग पॉलिएस्टर, epoxy और अन्य विशेष रेजिन सहित विभिन्न राल प्रणालियों का उपयोग करता है। उत्प्रेरक या इलाज करने वाले एजेंट और कुछ प्रकार के फाइबर सुदृढीकरण (आमतौर पर ग्लास फाइबर) के साथ इन सामग्रियों का उपयोग औद्योगिक घटकों और उपभोक्ता वस्तुओं के व्यापक स्पेक्ट्रम के उत्पादन में किया जाता है: नावें, पाइपिंग, ऑटो बॉडी और कई अन्य हिस्से और घटक.^[1]^[2]

उन्नत कंपोजिट

उन्नत कंपोजिट उद्योग, या उन्नत मिश्रित सामग्री उद्योग, महंगी, उच्च-प्रदर्शन राल प्रणालियों और उच्च-शक्ति, उच्च-कठोरता फाइबर सुदृढीकरण के उपयोग की विशेषता है। एयरोस्पेस उद्योग, जिसमें सैन्य विमान और सभी प्रकार के वाणिज्यिक विमान शामिल हैं, उन्नत कंपोजिट का प्रमुख ग्राहक है। इन सामग्रियों को खेल के सामान के आपूर्तिकर्ताओं द्वारा उपयोग के लिए भी अपनाया गया है जो गोल्फ़ , टेनिस, मछली पकड़ने और तीरंदाजी बाजारों में उच्च प्रदर्शन वाले उपकरण बेचते हैं;^[1]^[2]^[3]साथ ही समग्र दीवार संरचनाओं के साथ स्विमिंग पूल उद्योग में भी।^[4] जबकि एयरोस्पेस आज उन्नत कंपोजिट के लिए प्रमुख बाजार है, औद्योगिक और ऑटोमोटिव बाजारों में वर्ष 2000 तक उन्नत कंपोजिट का उपयोग तेजी से देखा जाएगा (अब 2019 में यह पुराना हो चुका है)। वर्तमान में, उन्नत-मिश्रित भागों को बनाने में मैनुअल और स्वचालित दोनों प्रक्रियाओं का उपयोग किया जाता है। जैसे-जैसे स्वचालित प्रक्रियाएं अधिक प्रबल होती जा रही हैं, उन्नत कंपोजिट की लागत उस बिंदु तक घटने की उम्मीद है, जिस पर इन सामग्रियों का व्यापक रूप से इलेक्ट्रॉनिक, मशीनरी और सतह परिवहन उपकरणों में उपयोग किया जाएगा।

उन्नत मिश्रित सामग्रियों के आपूर्तिकर्ता बड़ी कंपनियां होती हैं जो उद्योग के इस खंड में उपयोग की जाने वाली उच्च-प्रदर्शन वाली रेजिन प्रणाली प्रदान करने के लिए आवश्यक अनुसंधान और विकास करने में सक्षम होती हैं। अंतिम-उपयोगकर्ता भी बड़े होते हैं, और उनमें से कई विमान और एयरोस्पेस व्यवसायों में होते हैं।^[1]^[2]^[3]

सीमाएँ

अपनी ताकत और कम वजन के बावजूद, विमान संरचनाओं के लिए कंपोजिट कोई चमत्कारिक समाधान नहीं रहा है। कंपोजिट में आमतौर पर खामियों का निरीक्षण करना मुश्किल होता है। उनमें से कुछ नमी को अवशोषित करते हैं। सबसे महत्वपूर्ण बात यह है कि वे अत्यधिक महंगे हो सकते हैं, मुख्य रूप से क्योंकि वे श्रम-गहन हैं और अक्सर जटिल और महंगी निर्माण मशीनों की आवश्यकता होती है। इसके विपरीत, एल्युमीनियम का निर्माण और मरम्मत करना आसान और सस्ता है, उदाहरण के लिए एक छोटी सी टक्कर में एक एल्युमीनियम घटक को अक्सर हथौड़े से ठोककर उसके मूल आकार में लाया जा सकता है, जबकि एक टूटे हुए फाइबरग्लास घटक को पूरी तरह से बदलना होगा।^[5] एल्युमीनियम में अपेक्षाकृत उच्च फ्रैक्चर क्रूरता होती है, जो इसे विफलता से पहले बड़ी मात्रा में प्लास्टिक विरूपण से गुजरने की अनुमति देती है। दूसरी ओर, कंपोजिट कम क्षति सहनशील होते हैं और विफलता से पहले बहुत कम प्लास्टिक विरूपण से गुजरते हैं। पूरी तरह से एल्यूमीनियम से बने हवाई जहाज की मरम्मत लगभग कहीं भी की जा सकती है। यह मिश्रित सामग्रियों के मामले में नहीं है, खासकर जब वे विभिन्न और अधिक विदेशी सामग्रियों का उपयोग करते हैं। इस वजह से, वाणिज्यिक विमानों की तुलना में, जिन्हें कम रखरखाव की आवश्यकता होती है, कंपोजिट का उपयोग संभवतः सैन्य विमानों में अधिक किया जाएगा, जिनका लगातार रखरखाव किया जा रहा है।^[5]एल्यूमीनियम अभी भी विमान संरचनाओं के लिए एक उल्लेखनीय उपयोगी सामग्री बनी हुई है और धातुविदों ने बेहतर एल्यूमीनियम मिश्र धातु विकसित करने के लिए कड़ी मेहनत की है, उदाहरण के लिए एल्यूमीनियम-लिथियम मिश्र धातु।

यह भी देखें

समग्र सामग्री
नासा उन्नत अंतरिक्ष परिवहन कार्यक्रम

बाहरी संबंध

Buckland, Peter G. Advanced composite materials with application to bridges^{[permanent dead link]}. September 30, 1991.
Oak Ridge National Laboratory. Carbon-Fiber Composites for Cars. Vol. 33, No. 3, 2000.
Worldwide Composites Search Engine [1]. Large database of companies involved in composite materials.

संदर्भ

This article incorporates public domain material from websites or documents of the Occupational Safety and Health Administration.

This article incorporates public domain material from websites or documents of the National Aeronautics and Space Administration.

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