मिश्रित सामग्री का उपयोग क्षेत्र

मिश्रित सामग्री दो या दो से अधिक अन्य सामग्रियों को मिलाकर तैयार की जाती है, ताकि वे एक-दूसरे के पूरक बनें और एक-दूसरे को बेहतर बनाएं, फिर भी अंतिम उत्पाद में अपनी विशिष्ट विशेषताओं को बनाए रखें।

प्लास्टिक शीट बाहर निकालना मशीन

प्लास्टिक रीसायकल के लिए मशीनें

उनके उत्कृष्ट प्रदर्शन के कारण, मिश्रित सामग्रियों का व्यापक रूप से विभिन्न क्षेत्रों में उपयोग किया गया है, और लेखों की यह श्रृंखला मिश्रित सामग्रियों के मुख्य अनुप्रयोग क्षेत्रों की एक व्यापक सूची लेगी, जिसमें शामिल हैं: एयरोस्पेस, ऑटोमोटिव उद्योग, निर्माण, ऊर्जा, ऊर्जा भंडारण, बुनियादी ढांचा, समुद्री, पाइपलाइन और भंडारण टैंक, खेल और मनोरंजन, परिवहन और अन्य दस क्षेत्र।

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एयरोस्पेस

यूरोप की एयरबस और अमेरिकी बोइंग जैसी प्रमुख वैमानिकी ओईएम कंपनियों ने विमानन में कंपोजिट के बड़े पैमाने पर अनुप्रयोग की क्षमता दिखाई है, जबकि नासा रॉकेट और अन्य अंतरिक्ष यान के लिए अभिनव कंपोजिट समाधान वाले कंपोजिट निर्माताओं की तलाश कर रहा है।

बोइंग द्वारा विकसित प्रत्येक नई पीढ़ी के विमान में मिश्रित सामग्रियों का अनुपात बढ़ा है, और बोइंग 787 ड्रीमलाइनर में मिश्रित सामग्रियों का अनुपात 50% से अधिक हो गया है। बोइंग 787 ड्रीमलाइनर के प्रमुख संरचनात्मक घटक अधिक कार्बन-फाइबर "सैंडविच" कंपोजिट और उन्नत कार्बन-फाइबर लेमिनेट से बने हैं, जो पुराने फाइबरग्लास कंपोजिट से अलग हैं।

दूसरी ओर, अरामिड फाइबर का उपयोग अग्रणी और अनुगामी किनारे वाले विंग असेंबली के निर्माण के साथ-साथ बहुत कठोर, बहुत हल्के बल्कहेड, ईंधन टैंक और फर्श के निर्माण में व्यापक रूप से किया जाता है। इसके अलावा, सामान्य मैट्रिक्स सामग्रियों में एम्बेडेड उच्च शक्ति और कठोर फाइबर से बने उन्नत मिश्रित सामग्रियों का भी एयरोस्पेस उद्योग में व्यापक रूप से उपयोग किया जाता है।

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मोटर वाहन उद्योग

समग्र सामग्रियों के लिए सबसे बड़े अंतिम-उपयोग बाजार के रूप में, ऑटोमोटिव उद्योग समग्र सामग्रियों के लिए कोई अजनबी नहीं है। अग्रणी वाहन डिजाइन के अलावा, समग्र सामग्री वाहनों को हल्का और अधिक ईंधन-कुशल बनाने में मदद कर रही है। ऑटोमोबाइल को विश्वसनीय, सिंक्रनाइज़ तंत्र की आवश्यकता होती है जिसमें ऐसे घटक होते हैं जो घर्षण, जंग और तापमान में उतार-चढ़ाव का सामना कर सकते हैं।

डिजाइन या उत्पादन में अशुद्धियाँ प्रदर्शन को प्रभावित करेंगी और निर्माता व्यवसाय को नुकसान पहुँचा सकती हैं। धातु इस्पात की तुलना में, मिश्रित सामग्रियों का प्रदर्शन ऑटोमोटिव उद्योग की माँगों को पूरा करता है और उससे भी बेहतर है। इन अद्वितीय गुणों में शामिल हैं:

तापीय प्रसार का कम गुणांक

आकार प्रतिधारण और विश्वसनीयता के लिए उत्कृष्ट आयामी स्थिरता

गीली और सूखी स्थितियों में संक्षारण प्रतिरोध

बार-बार उपयोग को झेलने के लिए उच्च प्रभाव शक्ति

वाहन के समग्र द्रव्यमान को कम करने के लिए अपेक्षाकृत हल्का वजन

बेहतर ध्वनि इन्सुलेशन और बेहतर प्रदर्शन

पेंट करने की स्वीकार्यता, जिसमें क्लास ए सतह आवश्यकताओं, पेंट और बेक प्रक्रियाओं को पूरा करने की क्षमता शामिल है

निर्माण में आसान और अपेक्षाकृत कम लागत

ऑटोमोटिव आंतरिक और बाहरी संरचनाओं में मिश्रित सामग्रियों के विशिष्ट अनुप्रयोग

कंपोजिट सामग्रियों का इस्तेमाल ऑटोमोटिव स्ट्रक्चरल पार्ट्स की एक श्रृंखला में व्यापक रूप से किया गया है, हेडलाइट्स के हेडलाइट हाउसिंग से लेकर हुड के नीचे इलेक्ट्रिकल और थर्मल इन्सुलेशन घटकों तक, कार बॉडी पार्ट्स के बाहरी हिस्से, आंतरिक संरचनाओं और ट्रिम पार्ट्स तक। ऑटोमोटिव पार्ट्स में कंपोजिट सामग्रियों के सामान्य अनुप्रयोग नीचे सूचीबद्ध हैं:

डिफ्लेक्टर और स्पॉयलर

इनटेक मैनिफोल्ड

बैटरी केस और कवर

बम्पर और बम्पर बीम

सिलेंडर हेड (जैसे वाल्व, रॉकर आर्म्स, कैम्स) कवर

खिड़की/सनरूफ फ्रेम

फ्रंट ग्रिल ओपनिंग प्लेट

सामने की हेडलाइट का आवास

तापरोधी कवच ​​(जैसे इंजन, ट्रांसमिशन)

स्ट्रट्स और कवरिंग

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निर्माण क्षेत्र

निर्माण समुदाय में मिश्रित सामग्रियों की समझ और उपयोग में पर्याप्त वृद्धि देखी जा रही है। मिश्रित सामग्री वास्तुकारों और डिजाइनरों को बड़े पैमाने की परियोजनाओं में उच्च प्रदर्शन और मूल्य प्रदान करती है, और वाणिज्यिक और आवासीय निर्माण में उनका उपयोग बढ़ रहा है।

हाल ही में एक लेख में, पलारी समूह संधारणीय 3D मुद्रित समुदाय और घर बनाता है। माइटी बिल्डिंग्स एक निर्माण प्रौद्योगिकी कंपनी है जो किफायती और संधारणीय घर बनाने के लिए 3D प्रिंटिंग, रोबोटिक्स और स्वचालन का उपयोग करती है। घर का मूल निर्माण खंड माइटी पैनल है, जो संरचनात्मक, इन्सुलेशन, एमईपी एकीकरण, वायु/नमी/अग्नि अवरोध और आंतरिक/बाहरी फिनिश के साथ एक 3D मुद्रित 100% पॉलिमर मिश्रित पैनल है। माइटी बिल्डिंग्स अपने कारखाने में अलग-अलग पैनल प्रिंट करती है, फिर उन्हें निर्माण स्थल पर घरों में जोड़ती है।

निर्माण में, कार्बन फाइबर के उच्च-शक्ति गुण सकारात्मक भूमिका निभा रहे हैं। कार्बन फाइबर बेहद मजबूत, मुलायम और बिछाने में आसान है, और इसका उपयोग इमारतों की मरम्मत और सुदृढ़ीकरण के लिए किया जा सकता है ताकि उन्हें नई इमारतों जैसा बनाया जा सके। कार्बन फाइबर लेमिनेट का व्यापक रूप से फर्श और स्तंभों के भार वहन को बढ़ाने के लिए उपयोग किया जाता है। इसके अलावा, कार्बन फाइबर भूकंप से होने वाले नुकसान के लिए प्रतिरोधी है, इसलिए इसका उपयोग नई इमारतों के संरचनात्मक सुदृढ़ीकरण और प्रीफैब्रिकेटेड स्टील के प्रतिस्थापन के रूप में भी किया जा सकता है।

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ऊर्जा भंडारण क्षेत्र

मल्टीफंक्शनल एनर्जी स्टोरेज कंपोजिट (MESC) को बैटरी परतों को संरचना में एम्बेड करके विकसित किया जाता है, जिसमें इंटरलॉकिंग रिवेट्स बैटरी परतों को सुरक्षित करते हैं, जिससे यांत्रिक गुणों को बेहतर बनाने में मदद मिलती है। प्रायोगिक परीक्षणों से पता चलता है कि MESCs में अन्य सामग्रियों के समान विद्युत रासायनिक व्यवहार हो सकता है। पाउच कोशिकाओं की तुलना में, MESCs 15% एनकैप्सुलेशन दक्षता पर 60 गुना अधिक यांत्रिक कठोरता प्राप्त करते हैं।

ऊर्जा भंडारण में कंपोजिट के अन्य प्रतिनिधि अनुप्रयोगों में शामिल हैं:

एयरोस्पेस के लिए हाइड्रोजन टैंक

हाइड्रोजन ईंधन सेल प्रणाली

प्राकृतिक मिश्रित सामग्री से बनी बैटरी

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बुनियादी ढांचा क्षेत्र

सख्ती से कहें तो बुनियादी ढांचे और इमारतों के बीच कोई सख्त अंतर नहीं है। हाल के वर्षों में, नई, कम लागत वाली, उच्च प्रदर्शन वाली संरचनात्मक मिश्रित सामग्रियों के उद्भव के साथ, बुनियादी ढांचे का निर्माण एक नए चरण में प्रवेश कर गया है। फाइबर-प्रबलित प्लास्टिक (FRP) न केवल कई भार वहन करने वाली संरचनाओं में स्टील की जगह ले सकता है, बल्कि आंतरिक या बाहरी रूप से बंधे फाइबर-प्रबलित प्लास्टिक (FRP) के साथ कंक्रीट बीम को मजबूत करना भी संभव साबित हुआ है।

प्रीटेंशनिंग, पोस्टटेंशनिंग या कंक्रीट को मजबूत करने के लिए ग्लास, अरामिड या कार्बन फाइबर से बने कंपोजिट पर तेजी से विचार किया जा रहा है। जंग लगे हुए रीबार को बदलने के लिए, एफआरपी सिस्टम का इस्तेमाल अंततः कंक्रीट ब्रिज डेक या अन्य बाहरी कंक्रीट फर्श संरचनाओं में किया जा सकता है।

संक्षारण प्रतिरोध उन मुख्य कारकों में से एक है जो कार्बन फाइबर को बुनियादी ढांचे के क्षेत्र में इतना आकर्षक बनाते हैं। कार्बन फाइबर जंग नहीं लगाएगा और जंग नहीं लगेगा, इसलिए कार्बन फाइबर कंक्रीट परत को बहुत पतला किया जा सकता है, क्योंकि स्टील कोर की तरह एंटीकोरोसिव पर विचार करने की आवश्यकता नहीं है, जो इमारत में उपयोग किए जाने वाले कंक्रीट की मात्रा को बहुत कम कर देता है, और इसके अन्य लाभ भी हैं, जैसे कि लागत कम करना और निर्माण की प्रगति को गति देना, सुखाने का समय कम करना आदि। इसके अलावा, इसकी अच्छी विद्युत चालकता के कारण, कार्बन फाइबर का उपयोग विद्युत चुम्बकीय हस्तक्षेप को ढालने के लिए किया जा सकता है, भवन पैरामीटर जानकारी संचारित कर सकता है, और स्मार्ट इमारतों का एक अभिन्न अंग बन सकता है।

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नया ऊर्जा क्षेत्र

अक्षय ऊर्जा में मिश्रित सामग्रियों का उपयोग ऐसी संरचनाओं का निर्माण करके एक महत्वपूर्ण भूमिका निभाएगा जो संधारणीय ऊर्जा का दोहन कर सकती हैं। कम वजन, कम परिवहन और स्थापना लागत और, सबसे महत्वपूर्ण बात, धातु संरचनाओं की तुलना में संरचना के जीवनकाल में कम रखरखाव लागत ने कंपोजिट को बड़े पैमाने की परियोजनाओं के लिए वास्तविक सामग्री के रूप में स्थापित किया है। किफायती समाधान प्रदान करें।

पवन टर्बाइन ब्लेड के हल्के वजन और जटिल एयरफ़ॉइल आकार ने कंपोजिट को इस क्षेत्र में अग्रणी बना दिया है, जिसमें न्यूनतम श्रम के साथ किफायती तरीके से ब्लेड बनाने के लिए डिज़ाइन किए गए सांचों का उपयोग किया जाता है। वर्तमान अनुसंधान और विकास का उद्देश्य भूमि-आधारित और अपतटीय प्रणालियों के लिए टर्बाइन और रोटर ब्लेड के लिए आवश्यक बढ़े हुए आकार को पूरा करना है।

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सागर क्षेत्र

दशकों से, FRP कंपोजिट का उपयोग समुद्री अनुप्रयोगों जैसे कि रेडोम और मास स्ट्रक्चर, सुपरयाट, वर्क बोट और लीजर बोट में सफलतापूर्वक किया जाता रहा है। हाल ही में, FRP का उपयोग कम-ज्ञात अनुप्रयोगों जैसे कि बियरिंग, प्रोपेलर, वाणिज्यिक हैच, एग्जॉस्ट और छत संरचनाओं में किया गया है।

समुद्री अनुप्रयोगों में ग्लास फाइबर कंपोजिट का उपयोग जीआरपी अनुप्रयोग के पहले महत्वपूर्ण क्षेत्रों में से एक था। इसने कई डोमेन में बड़ी कंपोजिट संरचनाओं को डिजाइन और निर्माण करने की क्षमता में क्रांति ला दी है। नाव का निर्माण यू.के. में विभिन्न प्रक्रियाओं का उपयोग करके किया जाता है जिसमें रेसिंग नौकाओं के लिए हाथ से बिछाई गई जीआरपी, रेजिन इन्फ्यूजन, थर्मोप्लास्टिक और उच्च प्रदर्शन कार्बन फाइबर प्रीप्रेग शामिल हैं।

समुद्री अनुप्रयोगों में जीआरपी के मुख्य लाभ हैं:

पर्यावरण प्रतिरोध, जिसमें सड़न से मुक्ति, संक्षारण प्रतिरोध आदि शामिल हैं।

निर्बाध, जटिल आकार की संरचनाओं को संसाधित करने की क्षमता

भार की स्थिति के अनुरूप शक्ति को समायोजित करने की क्षमता

उत्कृष्ट शक्ति-से-भार गुण - जीआरपी समुद्री संरचनाएं आमतौर पर समकक्ष स्टील संरचनाओं के वजन का आधा होती हैं।

कम रखरखाव और आसान मरम्मत

उत्कृष्ट स्थायित्व

रोइंग बोट किसी भी अन्य समुद्री संरचना की तुलना में मिश्रित सामग्रियों का अधिक व्यापक रूप से उपयोग करते हैं। विशेष आवश्यकताओं के कारण, उपयोग की जाने वाली सामग्री सामान्य समुद्री निर्माण सामग्री नहीं है। अधिकतम गति से नौकायन करने और समुद्री पर्यावरण के तरंगों और अन्य तत्वों के प्रभावों का विरोध करने में सक्षम होने के लिए इसके डिजाइन में न्यूनतम वजन और अधिकतम कठोरता महत्वपूर्ण थी।

कार्बन फाइबर प्रबलित इपॉक्सी कंपोजिट का उपयोग आमतौर पर हनीकॉम्ब या फोम कोर वाले पतवार, फ्रेम, कील, मस्तूल, छड़ और बूम, कार्बन चरखी ड्रम और शाफ्टिंग के लिए किया जाता है। एफआरपी का उपयोग प्रदर्शन को बेहतर बनाने और विभिन्न अंतरराष्ट्रीय नौकायन स्थितियों के तहत नेविगेशनल दोषों और टूटने के जोखिम को कम करने में मदद करता है।

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पाइपिंग सिस्टम क्षेत्र

रासायनिक संयंत्रों में कम्पोजिट पाइपिंग सिस्टम का उपयोग 25 से अधिक वर्षों से किया जा रहा है। औद्योगिक अनुप्रयोगों में कम्पोजिट सामग्रियों का उपयोग 1970 के दशक में व्यापक हो गया। आज, कम्पोजिट पाइपिंग और टैंक इंस्टॉलेशन जमीन के ऊपर और नीचे, वाणिज्यिक, नगरपालिका और आवासीय अनुप्रयोगों में बढ़ रहे हैं। कम लागत वाली प्राकृतिक गैस बाजार का और विस्तार कर रही है क्योंकि नई रासायनिक सुविधाएँ विकसित हो रही हैं और पुरानी सुविधाओं का विस्तार हो रहा है।

मिश्रित पाइपों के विशिष्ट अनुप्रयोग और उत्पादों में शामिल हैं:

वायु प्रदूषण नियंत्रण

जलीय कृषि

रासायनिक प्रसंस्करण

अलवणीकरण

पेट्रोलियम और प्राकृतिक गैस

पानी और अपशिष्ट जल उपचार

पाइपलाइन

फिटिंग्स और लाइनर्स

पाइपलाइन प्रणाली

ईंधन टैंक अस्तर

तेल भंडारण टैंक

प्रक्रिया कंटेनर

रंडी

वाल्व

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खेल और अवकाश क्षेत्र

खेल के सामान के क्षेत्र में कार्बन फाइबर हमेशा से ही प्रमुख रहा है, रेसिंग से लेकर स्कीइंग, गोल्फ, मछली पकड़ने और टेनिस तक में कार्बन फाइबर का व्यापक रूप से इस्तेमाल किया जाता रहा है। कार्बन फाइबर की बढ़ती लोकप्रियता और गिरती कीमत के साथ ही इसका इस्तेमाल खेल के सामान में भी अधिक होने लगा है।

कार्बन फाइबर का उपयोग अब कई रैकेट, स्नोबोर्ड, स्लेज, हॉकी स्टिक, मछली पकड़ने की छड़, गोल्फ क्लब, साइकिल, सर्फबोर्ड, पतंग, जूते और अन्य खेल उत्पादों में किया जाता है।

खेल और मनोरंजन में कार्बन फाइबर

वर्तमान में, 7 सबसे लोकप्रिय आउटडोर खेल और अवकाश गतिविधियों में से 10 में मिश्रित सामग्री का उपयोग किया जाता है। फाइबरग्लास और कार्बन फाइबर प्रबलित कंपोजिट मछली पकड़ने की छड़, टेनिस रैकेट, कयाक पैडल के लिए स्पार्स/शाफ्ट, विंडसर्फिंग मस्तूल और बोर्ड, हॉकी स्टिक, पतंग और साइकिल के हैंडलबार में लकड़ी और धातु की जगह लेना जारी रखते हैं।

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परिवहन

परिवहन उद्योग में बड़े वाहनों का उपयोग करने का चलन है। चाहे वह बस हो, ट्रेन हो या आर्टिकुलेटेड ट्रक, विचार सरल है: अधिक माल ले जाना। चुनौती यह है कि ईंधन की बचत करते हुए और पर्यावरणीय प्रभाव को कम करते हुए सुरक्षित रूप से बड़े भार को ले जाने के तरीके खोजे जाएं। कंपोजिट इस चुनौती का एक प्रभावशाली उत्तर प्रदान करते हैं।