কার্বন ফাইবার কী? এই "উপাদান তারকা" কে এত ভালো করে তোলে কী?

কার্বন ফাইবারের কথা আসলে, আপনি সম্ভবত এটি শুনেছেন সংবাদ - রকেট তীর, উচ্চ-গতির রেলের গাড়ি, ড্রোন, রেসিং কারের খোল, এবং এমনকি উচ্চ-পর্যায়ের ব্যাডমিন্টন র‍্যাকেটেও এর অস্তিত্ব। উপাদানে পূর্ণ এই 'ব্ল্যাক টেকনোলজি' শুনতে আকর্ষক লাগলেও, আসলে এটি কী? আজ সবথেকে সাধারণ ভাষায়, আপনাকে 'উপাদান জগতের তারকা' সম্পর্কে জানাব।

কার্বন ফাইবার, মূলত "সুপার কার্বন ফিলামেন্ট"

সহজ ভাষায়, কার্বন ফাইবার হল একটি অজৈব পলিমার তন্তু যাতে ৯০% বা তার বেশি কার্বন থাকে। এটি কোনো ধাতু বা প্লাস্টিক নয়, বরং একটি "কার্বনের ক্রিস্টাল"— যা জৈব তন্তু (যেমন পলিঅ্যাক্রাইলোনাইট্রাইল এবং অ্যাসফাল্ট) কে উচ্চ তাপমাত্রায় কার্বনাইজ করে অশুদ্ধি অপসারণের মাধ্যমে একটি বিশেষ প্রক্রিয়ায় কালো তন্তু হিসাবে তৈরি করা হয়।

চেহারা: এর ব্যাস মাত্র ৫-১০ মাইক্রন (প্রায় চুলের গোড়ার ১/১০), চোখে দেখতে কালো সূতা বা উলের মতো লাগলেও, স্পর্শ করলে লোহার তারের চেয়েও বেশি "কঠিন" মনে হয়।

বৈশিষ্ট্য: "হালকা, শক্তিশালী, প্রতিরোধী, স্থিতিশীল"

(১) ইস্পাতের চেয়ে ৭-৯ গুণ শক্তিশালী, কাচের তন্তুর চেয়ে বহুগুণ বেশি নমনীয়তা;
(2) কেবলমাত্র 1.7g/cm³ এর ঘনত্ব, অ্যালুমিনিয়ামের চেয়ে হালকা (অ্যালুমিনিয়ামের ঘনত্ব 2.7g/cm³)
(3) উচ্চ তাপমাত্রা সহনশীলতা (2000 ℃ এর উপরে গলবে না), ক্ষয় প্রতিরোধের ক্ষমতা (অ্যাসিড এবং ক্ষারকের ভয় নেই), অ-পরিবাহী (বিশেষ চিকিৎসা দ্বারা পরিবাহী করা যেতে পারে)

কর্মদক্ষতা "চালু এবং বন্ধ": অবাস্তবভাবে হালকা এবং আশ্চর্যজনকভাবে শক্ত

কার্বন ফাইবারের মহত্ত্ব তিনটি মূল সুবিধা দ্বারা সম্পূর্ণরূপে "সমর্থিত"

（1）পালকের মতো হালকা, কিন্তু ইস্পাতের চেয়ে শক্ত:

ঘনত্ব কেবলমাত্র 1.7-2.0g/cm³ (ইস্পাতের 1/4, অ্যালুমিনিয়াম খাদের 2/3), কিন্তু টান প্রতিরোধের ক্ষমতা 3000-7000MPa পর্যন্ত হতে পারে (ইস্পাতের চেয়ে 10 গুণ বেশি), এবং আঙুলের মতো পুরু কার্বন ফাইবারের রশি কয়েক টন ওজনের গাড়ি তুলতে পারে।

（2）দৃঢ়তা বিস্ফোরণ, পাথরের মতো স্থিতিশীল:

নমনীয়তার গুণাঙ্ক (দৃঢ়তার মাপকাঠি) 200-600GPa পর্যন্ত পৌঁছায়, বল প্রয়োগে প্রায় কোনও বিকৃতি হয় না, এটি উপগ্রহের সাপোর্ট হিসাবে ব্যবহার করলে মহাকাশে সঠিক অবস্থান বজায় রাখতে পারে।

（3）"অ্যান্টি-বিল্ড" বৈশিষ্ট্যগুলি সম্পূর্ণরূপে কাজে লাগানো হয়েছে:

উচ্চ তাপমাত্রা প্রতিরোধ (2000 ℃ পর্যন্ত নিষ্ক্রিয় পরিবেশ), অ্যাসিড এবং ক্ষার প্রতিরোধ (দশকেরও বেশি সময় ধরে সমুদ্রে থাকলেও ক্ষয় হয় না), ক্লান্তি প্রতিরোধ (পুনঃবার বল প্রয়োগ করলেও ভাঙা সহজ নয়), এর সামনে ধাতুগুলির হার মানতে হয়।

কার্বন ফাইবার কেন একটি "জাতীয় কৌশলগত উপাদান"?

কার্বন ফাইবার উৎপাদন অত্যন্ত কঠিন, এবং উচ্চ-মানের কার্বন ফাইবার বৃহৎ পরিমাণে উৎপাদন করতে পারে এমন বিশ্বে মাত্র কয়েকটি দেশই আছে (মূলত চীন, জাপান এবং যুক্তরাষ্ট্র)। এটি শুধুমাত্র উচ্চ-প্রযুক্তি উৎপাদনের "ভিত্তি" নয়, বরং মহাকাশ এবং প্রতিরক্ষা নিরাপত্তার মতো কেন্দ্রীয় ক্ষেত্রগুলির সঙ্গেও সম্পর্কিত।

উদাহরণস্বরূপ, সামরিক ক্ষেত্রে, কার্বন ফাইবার দিয়ে চুপিসাড়ে উড়া যায় এমন যুদ্ধবিমানের দেহ (তরঙ্গ শোষণকারী), ক্ষেপণাস্ত্রের দেহ (হালকা ওজন যা পরিসর বাড়ায়); নবায়নযোগ্য শক্তির ক্ষেত্রে, বাতাসের টারবাইনের ব্লেড যত লম্বা হবে, তড়িৎ উৎপাদনের দক্ষতা তত বেশি হবে, এবং শুধুমাত্র কার্বন ফাইবারই 100 মিটার পর্যায়ের বিশাল ব্লেডকে সমর্থন করতে পারে।
সম্প্রতি বছরগুলিতে, চীনের কার্বন ফাইবার শিল্পে দ্রুত অগ্রগতি হয়েছে, আমদানির উপর নির্ভরশীলতা থেকে স্বাধীনভাবে বৃহৎ উৎপাদনে রূপান্তরিত হয়েছে, এবং এমনকি কিছু ক্ষেত্রে (যেমন বায়ু শক্তি, খেলাধুলার সামগ্রী) বৈশ্বিক বাজারে প্রাধান্য দখল করেছে।

কার্বন ফাইবার কীভাবে "তৈরি" হয়?

কার্বন ফাইবারের মহত্ত্ব তিনটি মূল সুবিধা দ্বারা সম্পূর্ণরূপে "সমর্থিত"

（1）প্রাথমিক তন্তু প্রস্তুতি

পলিঅ্যাক্রাইলোনিট্রাইল (PAN), পিচ এবং অন্যান্য কাঁচামাল, স্পিনিং প্রক্রিয়ার মাধ্যমে "কাঁচা রেশম" (রাসায়নিক তন্তুর মতো) তৈরি করা হয়। এই পদক্ষেপটি হল ভিত্তি, এবং কাঁচা রেশমের গুণমান সরাসরি কার্বন ফাইবারের কর্মক্ষমতা নির্ধারণ করে (চীন অনেকদিন ধরে এই পদক্ষেপে "আটকে" ছিল)।

（2）কার্বনাইজেশন

কাঁচা রেশমকে নিষ্ক্রিয় গ্যাসে (দহন রোধ করার জন্য) 1,000-3,000 ডিগ্রি সেলসিয়াস পর্যন্ত ধীরে ধীরে উত্তপ্ত করা হয়, যার ফলে হাইড্রোজেন ও অক্সিজেনের মতো উপাদানগুলি অপসারণ করা হয় এবং শুধুমাত্র কার্বন অণু অবশিষ্ট থাকে। এই পদক্ষেপের পর, তন্তুর কার্বন সামগ্রী 50% থেকে বৃদ্ধি পেয়ে 90%-এর বেশি হয়, যা এর শক্তি এবং কঠোরতা আকাশচুম্বী করে তোলে।

（3）পরবর্তী প্রক্রিয়াকরণ

যে কারণের উপর নির্ভর করে, আবেদন , কার্বন ফাইবারগুলি কাপড়ে বোনা হয়, টিউবে জড়ানো হয়, অথবা রজন, ধাতু ইত্যাদির সাথে মিশ্রিত করে "কার্বন ফাইবার কম্পোজিট" তৈরি করা হয় (যেমন আমরা প্রায়শই যাকে "কার্বন ফাইবার বোর্ড" এবং "কার্বন ফাইবার টিউব" বলি)।

【কার্বন ফাইবার কোল্ড নলেজ】

প্রশ্ন: এটি কেন কালো?
উত্তর: গ্রাফাইট গঠন প্রায় সমস্ত দৃশ্যমান আলো শোষণ করে।

প্রশ্ন: আগুনে ভয়?
উত্তর: বাতাসে 400°C তাপমাত্রায় জারণ শুরু হয়, কিন্তু ক্যাপসুলটি এটিকে তাপ রক্ষাকবচ হিসাবে ব্যবহার করে।

প্রশ্ন: এটি পুনরুদ্ধারযোগ্য?
উত্তর: বিএমডব্লিউ ফেলে দেওয়া কার্বন ফাইবার থেকে গাড়ির যন্ত্রাংশ পুনর্নবীকরণের সম্ভাবনা তৈরি করেছে।