কার্বন ফাইবার বনাম অ্যালুমিনিয়াম

কার্বন ফাইবার ক্রমবর্ধমান বিভিন্ন ধরণের অ্যাপ্লিকেশনে অ্যালুমিনিয়াম প্রতিস্থাপন করছে এবং গত কয়েক দশক ধরে তা করছে। এই ফাইবারগুলি তাদের ব্যতিক্রমী শক্তি এবং অনমনীয়তার জন্য পরিচিত এবং এটি অত্যন্ত হালকা ওজনের। যৌগিক পদার্থ তৈরি করতে কার্বন ফাইবার স্ট্র্যান্ডগুলি বিভিন্ন রেজিনের সাথে একত্রিত হয়। এই যৌগিক উপকরণ ফাইবার এবং রজন উভয় বৈশিষ্ট্যের সুবিধা গ্রহণ করে। এই নিবন্ধটি প্রতিটি উপাদানের কিছু সুবিধা এবং অসুবিধা সহ অ্যালুমিনিয়াম বনাম কার্বন ফাইবারের বৈশিষ্ট্যগুলির একটি তুলনা প্রদান করে।

কার্বন ফাইবার বনাম অ্যালুমিনিয়াম পরিমাপ

দুটি উপকরণের তুলনা করার জন্য ব্যবহৃত বিভিন্ন বৈশিষ্ট্যের সংজ্ঞা নীচে দেওয়া হল:

স্থিতিস্থাপকতার মডুলাস = একটি উপাদানের "কঠিনতা"। একটি উপাদানের জন্য চাপ এবং চাপের অনুপাত। এর স্থিতিস্থাপক অঞ্চলে একটি উপাদানের জন্য চাপ বনাম স্ট্রেন বক্ররেখার ঢাল।

চূড়ান্ত প্রসার্য শক্তি = একটি উপাদান ভাঙার আগে সর্বোচ্চ চাপ সহ্য করতে পারে।

ঘনত্ব = উপাদানের ভর প্রতি ইউনিট আয়তন।

নির্দিষ্ট দৃঢ়তা = উপাদানের ঘনত্ব দ্বারা বিভক্ত স্থিতিস্থাপকতার মডুলাস। ভিন্ন ঘনত্বের সাথে উপকরণের তুলনা করার জন্য ব্যবহৃত হয়।

নির্দিষ্ট প্রসার্য শক্তি = প্রসার্য শক্তি উপাদানের ঘনত্ব দ্বারা বিভক্ত।

এই তথ্যটি মাথায় রেখে, নিচের চার্টে কার্বন ফাইবার এবং অ্যালুমিনিয়ামের তুলনা করা হয়েছে।

দ্রষ্টব্য: অনেক কারণ এই সংখ্যা প্রভাবিত করতে পারে. এগুলো সাধারণীকরণ; পরম পরিমাপ নয়। উদাহরণস্বরূপ, বিভিন্ন কার্বন ফাইবার উপাদানগুলি উচ্চতর দৃঢ়তা বা শক্তির সাথে পাওয়া যায়, প্রায়শই অন্যান্য বৈশিষ্ট্যগুলি হ্রাস করার সাথে ট্রেড-অফ হয়।

এই চার্টটি দেখায় যে কার্বন ফাইবারের একটি নির্দিষ্ট প্রসার্য শক্তি অ্যালুমিনিয়ামের প্রায় 3.8 গুণ এবং অ্যালুমিনিয়ামের 1.71 গুণের একটি নির্দিষ্ট দৃঢ়তা রয়েছে।

কার্বন ফাইবার এবং অ্যালুমিনিয়ামের তাপীয় বৈশিষ্ট্যের তুলনা

আরও দুটি বৈশিষ্ট্য যা কার্বন ফাইবার এবং অ্যালুমিনিয়ামের মধ্যে পার্থক্য দেখায় তা হল তাপ সম্প্রসারণ এবং তাপ পরিবাহিতা।

তাপীয় সম্প্রসারণ বর্ণনা করে যে তাপমাত্রা পরিবর্তিত হলে একটি উপাদানের মাত্রা কীভাবে পরিবর্তিত হয়।

অ্যালুমিনিয়ামে কার্বন ফাইবারের তাপীয় প্রসারণের প্রায় ছয় গুণ রয়েছে।

সুবিধা এবং অসুবিধা

উন্নত উপকরণ এবং সিস্টেম ডিজাইন করার সময়, প্রকৌশলীদের অবশ্যই নির্দিষ্ট অ্যাপ্লিকেশনের জন্য কোন উপাদান বৈশিষ্ট্যগুলি সবচেয়ে গুরুত্বপূর্ণ তা নির্ধারণ করতে হবে। যখন উচ্চ শক্তি-থেকে-ওজন বা উচ্চ দৃঢ়তা-থেকে-ওজন গুরুত্বপূর্ণ, কার্বন ফাইবার হল সুস্পষ্ট পছন্দ। স্ট্রাকচারাল ডিজাইনের পরিপ্রেক্ষিতে, যখন যোগ করা ওজন জীবনচক্রকে ছোট করতে পারে বা খারাপ কর্মক্ষমতার দিকে নিয়ে যেতে পারে, ডিজাইনারদের আরও ভাল বিল্ডিং উপাদান হিসাবে কার্বন ফাইবারকে দেখতে হবে। যখন দৃঢ়তা অত্যাবশ্যক, তখন প্রয়োজনীয় বৈশিষ্ট্যগুলি পেতে কার্বন ফাইবার সহজেই অন্যান্য উপকরণের সাথে মিলিত হয়।

কার্বন ফাইবারের নিম্ন তাপীয় সম্প্রসারণ বৈশিষ্ট্যগুলি এমন পণ্য তৈরি করার সময় একটি উল্লেখযোগ্য সুবিধা যা তাপমাত্রা ওঠানামা করে এমন পরিস্থিতিতে উচ্চ মাত্রার নির্ভুলতা এবং মাত্রিক স্থিতিশীলতার প্রয়োজন হয়: অপটিক্যাল ডিভাইস, 3D স্ক্যানার, টেলিস্কোপ ইত্যাদি।

কার্বন ফাইবার ব্যবহারের কিছু অসুবিধাও রয়েছে। কার্বন ফাইবার ফল দেয় না। লোডের অধীনে, কার্বন ফাইবার বাঁকানো হবে কিন্তু স্থায়ীভাবে নতুন আকৃতির (ইলাস্টিক) সাথে সঙ্গতিপূর্ণ হবে না। কার্বন ফাইবার উপাদানের চূড়ান্ত প্রসার্য শক্তি একবার অতিক্রম করলে কার্বন ফাইবার হঠাৎ ব্যর্থ হয়। প্রকৌশলীদের অবশ্যই এই আচরণটি বুঝতে হবে এবং পণ্যগুলি ডিজাইন করার সময় এটির জন্য সুরক্ষার কারণগুলি অন্তর্ভুক্ত করতে হবে। কার্বন ফাইবার যন্ত্রাংশগুলিও অ্যালুমিনিয়ামের তুলনায় উল্লেখযোগ্যভাবে বেশি ব্যয়বহুল কারণ কার্বন ফাইবার উত্পাদন করতে উচ্চ খরচ এবং উচ্চ-মানের যৌগিক অংশ তৈরিতে জড়িত দুর্দান্ত দক্ষতা এবং অভিজ্ঞতা।