কার্বন ফাইবার নিয়ে যত কথা | Carbon Fibre - Textile Lab | Textile Learning Blog
Series: Textile Fiber  (Part-02)
Topic: Carbon Fiber

কার্বন ফাইবার নিয়ে যত কথা !!



কার্বন ফাইবার একটি অতি শক্তিশালী উপাদান যা অত্যন্ত হালকা। কার্বন ফাইবার বা গ্রাফাইট ফাইবার বা কার্বন গ্রাফাইট হল কার্বন অণুর ৫ থেকে ১০ মাইক্রোমিটার ব্যাসের সূক্ষ্ম তন্তু। ফাইবারে কার্বন অণুগুলো স্ফটিক আকারে প্রায় সমান্তরাল ও লম্বভাবে ভাবে বিন্যাসিত থাকে। কার্বন স্ফটিক গুলো লম্বালম্বিভাবে বিন্যস্ত থাকায় ওজনের অনুপাতে ফাইবারগুলো বেশ শক্তিশালী হয়। কার্বন ফাইবারের একটি আঁশ বা সুতা বানাতে কয়েক হাজার তন্তু একসারিতে পাকিয়ে বা জোড়া দিয়ে বোনার উপযোগী সুতা বানানো যায়।



কার্বন ফাইবার মূলত ক্রীড়া সামগ্রী উৎপাদন করতে ব্যবহৃত হয়। বর্তমানে যুক্তরাষ্ট্র  বিশ্বের কার্বন ফাইবারের উৎপাদনের প্রায় 60 শতাংশ ব্যবহার করে,যেখানে জাপানীরা বিশ্বের প্রায় ৫০ শতাংশ উৎপাদন ক্ষেত্রের প্রতিনিধিত্ব করে। পিচ-ভিত্তিক কার্বন ফাইবারের উৎপাদন ক্ষমতা প্রায় বিশ্বের সম্পূর্ণ জাপানের। কার্বন ফাইবার বাজারের সম্প্রসারণের মূল চাবিকাঠি হলো উচ্চ-হা্রে উৎপাদন ব্যবস্থার অব্যাহত রাখা এবং এটি বিবেচনা করে ভবিষ্যদ্বাণী করা হয় যে, ২০২০ সালের মধ্যে ফাইবারের চাহিদা ২৩৫ শতাংশ বৃদ্ধি পাবে।
কার্বন ফাইবারের কয়েকটি বিশেষ ধর্ম যেমন শক্তিশালী, হালকা, উচ্চ তাপ ও চাপ সহ্যক্ষমতা, প্রসারনশীলতা ও অন্যান্য রাসায়নিক পদার্থের সাথে বিক্রিয়া না করার কারণে এই ফাইবার এরোস্পেস, গাড়ি নির্মাণ শিল্প, বাস্তুবিদ্যা, মিলিটারি যন্ত্রপাতি শিল্প এবং স্পোর্টস শিল্পে এর যথেষ্ট জনপ্রিয়তা রয়েছে।
সাধারণত একটি যৌগিক বা কমপোজিট পদার্থ তৈরী করার জন্য কার্বন ফাইবারের সাথে অন্যান্য পদার্থের সংমিশ্রণ ঘটানো হয়। সাধারণত আরও শক্ত ও শক্তিশালী কম্পোজিট পদার্থ তৈরীর জন্য একে প্লাস্টিক রেজনের সাথে একত্রিত করা হয়। এই নতুন ধরনের যৌগিক পদার্থকে বলা হয় কার্বন ফাইবার রিইনফোর্সড ম্যাটেরিয়াল (একে কার্বন ফাইবারও বলা হয়ে থাকে)। এই রিইনফোর্সড ম্যাটেরিয়াল অনেক বেশি শক্তিশালী হয়ে থাকে। ভর ও শক্তির অনুপাতে এই পদার্থ ইস্পাতের তুলনায় তিন গুন শক্তিশালী।


কার্বন ফাইবার প্রস্তত প্রনালীঃ


সাধারণত এ্যাকরাইলিক ফাইবার দ্বারা প্রাথমিক ভাবে কার্বন ফাইবার প্রস্তুত করা হয়ে থাকে। এ প্রক্রিয়ায় যে এ্যাকরাইলিক ফাইবার ব্যবহা্র করা হয় তাকে করটেলী বলে।

এ্যাকরালিক ফাইবার থেকে কার্বন ফাইবার রুপান্তরের জন্য তিনটি ধাপের হিটিং পদ্ধতি ব্যবহার করা হয়ে থাকে।

ধাপ-০১
প্রথম স্টেজে এ্যাকরাইলিক ফাইবারকে ২০০-৩০০ ডিগ্রী সেলসিয়াস তাপমাত্রায় অক্সিডাইজিং অবস্থার তাপ দেওয়া হয়।

ধাপ-০২
উপরোক্ত অক্সিডাইজড ফাইবারকে পূনরায় ১০০০ তাপমাত্রায় উওপ্ত করা হয়। ইহাতে অক্সিডাইজড এ্যাকরাইলিক ফাইবার থেকে হাইড্রোজেন ও নাইট্রেজেন অনু দূর করা হয় এবং কার্বন অনুকে রেখে যায়। যা হেক্সাগোনাল রিং আকারে অরিয়েন্টেড ফেব্রিল তৈরি হয়।

ধাপ-০৩
তৃতীয় স্টেজে আবারও কার্বনাইজড ফিলামেন্টকে ৩০০০ পর্যন্ত উওপ্ত করা হয় যা গ্রাফাইট আকারে ক্রিসটালাইন গঠনে কার্বন অনুগুলি সাঝিয়ে রাখে। কার্বন অনুগুলি একটার পর একটা সমতল ও সমান্তরাল স্তরের গঠন করে, যা উচ্চ মডুলাস ফাইবার তৈরিতে উল্লেখযোগ্য ভূমিকা রাখে। উপরোক্ত ধাপগুলিই একটার পর একটা পরিবর্তন সমাপ্ত করে কালো ও মসৃণ আকারে এবং কিছুটা সিল্কি চাকচিক্যি সম্পন্ন কার্বন ফাইবার প্রস্তুত করে।




কার্বন ফাইবারের ভৌত গুনাবলিঃ

শক্তিঃ ১৮-২৪

ঘনত্বঃ ১৯৫ গ্রাম/সিসি

ছিড়ে যাবার পূর্বে প্রসারনঃ ০৫%

আদ্রতা ধারন ক্ষমতাঃ ০%

ঘর্সন প্রতিরোধ ক্ষমতাঃ ভাল

রংঃ কালো

স্থিতিস্থাপকতাঃ ভালো নয়

তাপ প্রতিরোধক ক্ষমতাঃ ভাল



রাসায়নিক গুনাবলিঃ

ব্লিচ ক্রিয়াঃ সোডিয়াম হাইপেক্লোরাইড কিছুটা অক্সিডাইজড করে

সূর্যের আলোয় ক্রিয়াঃ কোন পরিবর্তন হয়না।

আগুন প্রতিরোধ ক্ষমতাঃ অত্যন্ত ভাল

পোকামাকড়ে প্রতিরোধ ক্ষমতাঃ আক্রান্ত হয়না।




কার্বন ফাইবারের শ্রেণিবিন্যাস:


কার্বন ফাইবারকে তাদের বৈশিষ্ট, উদেশ্য, উৎপাদন ইত্যাদি অনুসারে ভাগ করা যায়।

1) Based on precursor fiber materials:
a. PAN-based carbon fiber;
b. pitch-based carbon fiber;
c. rayon-based carbon fiber;
d. vapor-grown carbon fiber.


2) Based on manufacture methods:
a. carbon fiber (800∼1600◦C),
b. graphite fibers (2000∼3000◦C),
c. oxidative fibers (preoxidation fiber at 200∼300◦C).


3)Base mechanical properties:
a. High performance carbon fiber (HP); HP includes
b. Middle strength type (MT),
c. High strength type (HT),
d. Ultra-high strength type (UHT),
e. Intermediate modulus type (IM),
f. High modulus type (HM),
g. Ultra-high modulus type (UHM).


4. Based on carbon Properties:

Ultra-high-modulus, type UHM (modulus >450Gpa)
High-modulus, type HM (modulus between 350-450Gpa)
Intermediate-modulus, type IM (modulus between 200-350Gpa)
Low modulus and high-tensile type HT (modulus < 100Gpa, tensile strength > 3.0Gpa)
Super high-tensile, type SHT (tensile strength > 4.5Gpa)



কার্বনের ব্যবহারঃ

(১) নার্সারী নাইটওয়ার তৈরিতে ব্যবহৃত হয়।

(২) দাহ্য বিহীন কাপড় তৈরিতে ববহৃত হয়।

(৩) এ্যালুমিনিয়ামের সাথে সংমিশ্রন করে এয়ারক্রাফট এর স্ট্রাকচার তৈরিতে্ ব্যবহৃত হয়।

(৪) রেজিন এবং প্লাস্টিক এর সাথে কার্বন ফাইবার মিশিয়ে খুব শক্ত এবং হালকা উপাদান দ্বারা স্পেস রকেট তৈরি করা হয়।

(৫) এয়ারস্পেস, রোড , মেরিন ট্রান্সপোর্ট, ক্রীড়া সামগ্রী তৈরিতে ব্যবহৃত হয়।

(৬)  রেসিং কার এর জন্য ব্যবহৃত হয়।












Need To Any Query:
Saikat Hossain Shohel
Page & Group Coordinator 
E-mail: texbd.shohel@gmail.com


রেফারেন্সঃ
https://textilelearner.blogspot.com/2012/03/carbon-fiber-characteristicsproperties.html

https://en.wikipedia.org/wiki/Carbon_fibers

https://www.materialsciencejournal.org/vol14no1/carbon-fibres-production-properties-and-potential-use

https://www.sciencedirect.com/topics/engineering/carbon-fiber

কার্বন ফাইবার নিয়ে যত কথা | Carbon Fibre

Series: Textile Fiber  (Part-02)
Topic: Carbon Fiber

কার্বন ফাইবার নিয়ে যত কথা !!



কার্বন ফাইবার একটি অতি শক্তিশালী উপাদান যা অত্যন্ত হালকা। কার্বন ফাইবার বা গ্রাফাইট ফাইবার বা কার্বন গ্রাফাইট হল কার্বন অণুর ৫ থেকে ১০ মাইক্রোমিটার ব্যাসের সূক্ষ্ম তন্তু। ফাইবারে কার্বন অণুগুলো স্ফটিক আকারে প্রায় সমান্তরাল ও লম্বভাবে ভাবে বিন্যাসিত থাকে। কার্বন স্ফটিক গুলো লম্বালম্বিভাবে বিন্যস্ত থাকায় ওজনের অনুপাতে ফাইবারগুলো বেশ শক্তিশালী হয়। কার্বন ফাইবারের একটি আঁশ বা সুতা বানাতে কয়েক হাজার তন্তু একসারিতে পাকিয়ে বা জোড়া দিয়ে বোনার উপযোগী সুতা বানানো যায়।



কার্বন ফাইবার মূলত ক্রীড়া সামগ্রী উৎপাদন করতে ব্যবহৃত হয়। বর্তমানে যুক্তরাষ্ট্র  বিশ্বের কার্বন ফাইবারের উৎপাদনের প্রায় 60 শতাংশ ব্যবহার করে,যেখানে জাপানীরা বিশ্বের প্রায় ৫০ শতাংশ উৎপাদন ক্ষেত্রের প্রতিনিধিত্ব করে। পিচ-ভিত্তিক কার্বন ফাইবারের উৎপাদন ক্ষমতা প্রায় বিশ্বের সম্পূর্ণ জাপানের। কার্বন ফাইবার বাজারের সম্প্রসারণের মূল চাবিকাঠি হলো উচ্চ-হা্রে উৎপাদন ব্যবস্থার অব্যাহত রাখা এবং এটি বিবেচনা করে ভবিষ্যদ্বাণী করা হয় যে, ২০২০ সালের মধ্যে ফাইবারের চাহিদা ২৩৫ শতাংশ বৃদ্ধি পাবে।
কার্বন ফাইবারের কয়েকটি বিশেষ ধর্ম যেমন শক্তিশালী, হালকা, উচ্চ তাপ ও চাপ সহ্যক্ষমতা, প্রসারনশীলতা ও অন্যান্য রাসায়নিক পদার্থের সাথে বিক্রিয়া না করার কারণে এই ফাইবার এরোস্পেস, গাড়ি নির্মাণ শিল্প, বাস্তুবিদ্যা, মিলিটারি যন্ত্রপাতি শিল্প এবং স্পোর্টস শিল্পে এর যথেষ্ট জনপ্রিয়তা রয়েছে।
সাধারণত একটি যৌগিক বা কমপোজিট পদার্থ তৈরী করার জন্য কার্বন ফাইবারের সাথে অন্যান্য পদার্থের সংমিশ্রণ ঘটানো হয়। সাধারণত আরও শক্ত ও শক্তিশালী কম্পোজিট পদার্থ তৈরীর জন্য একে প্লাস্টিক রেজনের সাথে একত্রিত করা হয়। এই নতুন ধরনের যৌগিক পদার্থকে বলা হয় কার্বন ফাইবার রিইনফোর্সড ম্যাটেরিয়াল (একে কার্বন ফাইবারও বলা হয়ে থাকে)। এই রিইনফোর্সড ম্যাটেরিয়াল অনেক বেশি শক্তিশালী হয়ে থাকে। ভর ও শক্তির অনুপাতে এই পদার্থ ইস্পাতের তুলনায় তিন গুন শক্তিশালী।


কার্বন ফাইবার প্রস্তত প্রনালীঃ


সাধারণত এ্যাকরাইলিক ফাইবার দ্বারা প্রাথমিক ভাবে কার্বন ফাইবার প্রস্তুত করা হয়ে থাকে। এ প্রক্রিয়ায় যে এ্যাকরাইলিক ফাইবার ব্যবহা্র করা হয় তাকে করটেলী বলে।

এ্যাকরালিক ফাইবার থেকে কার্বন ফাইবার রুপান্তরের জন্য তিনটি ধাপের হিটিং পদ্ধতি ব্যবহার করা হয়ে থাকে।

ধাপ-০১
প্রথম স্টেজে এ্যাকরাইলিক ফাইবারকে ২০০-৩০০ ডিগ্রী সেলসিয়াস তাপমাত্রায় অক্সিডাইজিং অবস্থার তাপ দেওয়া হয়।

ধাপ-০২
উপরোক্ত অক্সিডাইজড ফাইবারকে পূনরায় ১০০০ তাপমাত্রায় উওপ্ত করা হয়। ইহাতে অক্সিডাইজড এ্যাকরাইলিক ফাইবার থেকে হাইড্রোজেন ও নাইট্রেজেন অনু দূর করা হয় এবং কার্বন অনুকে রেখে যায়। যা হেক্সাগোনাল রিং আকারে অরিয়েন্টেড ফেব্রিল তৈরি হয়।

ধাপ-০৩
তৃতীয় স্টেজে আবারও কার্বনাইজড ফিলামেন্টকে ৩০০০ পর্যন্ত উওপ্ত করা হয় যা গ্রাফাইট আকারে ক্রিসটালাইন গঠনে কার্বন অনুগুলি সাঝিয়ে রাখে। কার্বন অনুগুলি একটার পর একটা সমতল ও সমান্তরাল স্তরের গঠন করে, যা উচ্চ মডুলাস ফাইবার তৈরিতে উল্লেখযোগ্য ভূমিকা রাখে। উপরোক্ত ধাপগুলিই একটার পর একটা পরিবর্তন সমাপ্ত করে কালো ও মসৃণ আকারে এবং কিছুটা সিল্কি চাকচিক্যি সম্পন্ন কার্বন ফাইবার প্রস্তুত করে।




কার্বন ফাইবারের ভৌত গুনাবলিঃ

শক্তিঃ ১৮-২৪

ঘনত্বঃ ১৯৫ গ্রাম/সিসি

ছিড়ে যাবার পূর্বে প্রসারনঃ ০৫%

আদ্রতা ধারন ক্ষমতাঃ ০%

ঘর্সন প্রতিরোধ ক্ষমতাঃ ভাল

রংঃ কালো

স্থিতিস্থাপকতাঃ ভালো নয়

তাপ প্রতিরোধক ক্ষমতাঃ ভাল



রাসায়নিক গুনাবলিঃ

ব্লিচ ক্রিয়াঃ সোডিয়াম হাইপেক্লোরাইড কিছুটা অক্সিডাইজড করে

সূর্যের আলোয় ক্রিয়াঃ কোন পরিবর্তন হয়না।

আগুন প্রতিরোধ ক্ষমতাঃ অত্যন্ত ভাল

পোকামাকড়ে প্রতিরোধ ক্ষমতাঃ আক্রান্ত হয়না।




কার্বন ফাইবারের শ্রেণিবিন্যাস:


কার্বন ফাইবারকে তাদের বৈশিষ্ট, উদেশ্য, উৎপাদন ইত্যাদি অনুসারে ভাগ করা যায়।

1) Based on precursor fiber materials:
a. PAN-based carbon fiber;
b. pitch-based carbon fiber;
c. rayon-based carbon fiber;
d. vapor-grown carbon fiber.


2) Based on manufacture methods:
a. carbon fiber (800∼1600◦C),
b. graphite fibers (2000∼3000◦C),
c. oxidative fibers (preoxidation fiber at 200∼300◦C).


3)Base mechanical properties:
a. High performance carbon fiber (HP); HP includes
b. Middle strength type (MT),
c. High strength type (HT),
d. Ultra-high strength type (UHT),
e. Intermediate modulus type (IM),
f. High modulus type (HM),
g. Ultra-high modulus type (UHM).


4. Based on carbon Properties:

Ultra-high-modulus, type UHM (modulus >450Gpa)
High-modulus, type HM (modulus between 350-450Gpa)
Intermediate-modulus, type IM (modulus between 200-350Gpa)
Low modulus and high-tensile type HT (modulus < 100Gpa, tensile strength > 3.0Gpa)
Super high-tensile, type SHT (tensile strength > 4.5Gpa)



কার্বনের ব্যবহারঃ

(১) নার্সারী নাইটওয়ার তৈরিতে ব্যবহৃত হয়।

(২) দাহ্য বিহীন কাপড় তৈরিতে ববহৃত হয়।

(৩) এ্যালুমিনিয়ামের সাথে সংমিশ্রন করে এয়ারক্রাফট এর স্ট্রাকচার তৈরিতে্ ব্যবহৃত হয়।

(৪) রেজিন এবং প্লাস্টিক এর সাথে কার্বন ফাইবার মিশিয়ে খুব শক্ত এবং হালকা উপাদান দ্বারা স্পেস রকেট তৈরি করা হয়।

(৫) এয়ারস্পেস, রোড , মেরিন ট্রান্সপোর্ট, ক্রীড়া সামগ্রী তৈরিতে ব্যবহৃত হয়।

(৬)  রেসিং কার এর জন্য ব্যবহৃত হয়।












Need To Any Query:
Saikat Hossain Shohel
Page & Group Coordinator 
E-mail: texbd.shohel@gmail.com


রেফারেন্সঃ
https://textilelearner.blogspot.com/2012/03/carbon-fiber-characteristicsproperties.html

https://en.wikipedia.org/wiki/Carbon_fibers

https://www.materialsciencejournal.org/vol14no1/carbon-fibres-production-properties-and-potential-use

https://www.sciencedirect.com/topics/engineering/carbon-fiber

কোন মন্তব্য নেই: