એરામિડ ફાઇબર કમ્પોઝિટ શું છે

           અરામિડ ફાઇબર એ એરોમેટિક પોલિમાઇડ ફાઇબરનું સંક્ષેપ છે. બે મુખ્ય પ્રકારો છે: એક પોલીપેરાફેનીલીન ટેરેફ્થાલામાઇડ (PPDA) ફાઇબર છે, જેમ કે યુનાઇટેડ સ્ટેટ્સમાં ડ્યુપોન્ટમાંથી કેવલર-49, નેધરલેન્ડ્સમાંથી એન્કામાંથી ટવારોનએચએમ, ચીનનું અરામિડ 1414, વગેરે; બીજો પ્રકાર પોલીપેરાબેન્ઝામાઈડ (PBA) ફાઈબર છે, જેમ કે કેવલર-29, એરામીડ 14, વગેરે. કેવલર-49 એ એક કાર્બનિક ફાઈબર છે જે 1960ના દાયકાના અંતમાં ડુપોન્ટ દ્વારા સફળતાપૂર્વક વિકસાવવામાં આવ્યું હતું અને 1970ના દાયકામાં તેનું વ્યાપારીકરણ થયું હતું. આ એક નવી પ્રકારની સામગ્રી છે જેમાં ઉચ્ચ શક્તિ, ઉચ્ચ મોડ્યુલસ, ઉચ્ચ તાપમાન પ્રતિકાર અને ઓછી ઘનતા જેવા ઉત્તમ ગુણધર્મો છે. કેવલર-49 ફાઈબરનો ઉપયોગ મુખ્યત્વે ઉડ્ડયન, એરોસ્પેસ, શિપબિલ્ડીંગ, તબીબી સાધનો અને રમતગમતના સામાન જેવા સંયુક્ત ભાગોમાં થાય છે. તેના ઉત્કૃષ્ટ પ્રદર્શન અને તેની એપ્લિકેશન શ્રેણીની વિશિષ્ટતાને લીધે, એપ્લિકેશન ક્ષેત્રનો પ્રચાર ચાલુ રહેશે.

          એરામિડ તંતુઓના યાંત્રિક ગુણધર્મો અન્ય કાર્બનિક તંતુઓથી અલગ છે, ઉચ્ચ તાણ શક્તિ અને પ્રારંભિક મોડ્યુલસ સાથે, પરંતુ ઓછું વિસ્તરણ. કાર્બનિક તંતુઓમાં, એરામિડ રેસાના યાંત્રિક ગુણધર્મો ઉત્તમ છે. એરામિડની પરમાણુ સાંકળ ચોક્કસ નિયમો અનુસાર ગોઠવાયેલા બેન્ઝીન રિંગ્સ અને એમાઈડ જૂથોથી બનેલી છે. એમાઈડ જૂથોની સ્થિતિઓ બેન્ઝીન રિંગની સીધી સ્થિતિમાં હોય છે, તેથી પોલિમરમાં સારી નિયમિતતા હોય છે, જેના પરિણામે એરામિડ ફાઈબરની સ્ફટિકીયતા ઉચ્ચ ડિગ્રી હોય છે. આ કઠોર એકીકૃત પરમાણુ સાંકળ ફાઇબર અક્ષમાં અત્યંત લક્ષી છે. પરમાણુ સાંકળ પરના હાઇડ્રોજન અણુઓ અન્ય પરમાણુ સાંકળો પર એમાઇડ જોડીના કાર્બોનિલ જૂથો સાથે હાઇડ્રોજન બોન્ડ બનાવવા માટે ભેગા થશે, જે પોલિમર પરમાણુઓ વચ્ચેનું બાજુનું જોડાણ બને છે.

            તે પણ જોઈ શકાય છે કે કેવલર-49 અને એરામિડ 1414 કમ્પોઝિટમાં ઘનતા અને મજબૂતાઈના સંદર્ભમાં ગ્લાસ ફાઈબર રિઇનફોર્સ્ડ કમ્પોઝિટ કરતાં નોંધપાત્ર ફાયદા છે. વધુમાં, જ્યારે Kevlar-49 અને Aramid 1414 યુનિડાયરેક્શનલ કમ્પોઝિટનું તાણમાં પરીક્ષણ કરવામાં આવ્યું હતું, ત્યારે અસ્થિભંગ પહેલાં મેળવેલા તાણ-તાણ વણાંકો સીધી રેખાઓ હતા, પરંતુ જ્યારે સંકોચનમાં પરીક્ષણ કરવામાં આવ્યું હતું, ત્યારે તેઓ ઓછા તાણમાં સ્થિતિસ્થાપક હતા અને ઉચ્ચ તાણમાં સ્થિતિસ્થાપકતા, અનન્ય સંકુચિતતા. Kevlar-49 અને Aramid 1414 કમ્પોઝિટના ગુણધર્મો ધાતુઓની કઠિનતા સાથે ખૂબ જ સમાન છે અને ચોક્કસ પરિસ્થિતિઓમાં તેનો ઉપયોગ ચોક્કસ મહત્વ ધરાવે છે.

           અરામિડ રેસા અને અન્ય કાર્બનિક તંતુઓ, જેમ કે કાચના તંતુઓ, વિવિધ કાપડમાં સરળતાથી વણાઈ જાય છે. આ કાપડનો ઉપયોગ કમ્પોઝિટ મોલ્ડિંગ પ્રક્રિયામાં મોટી સગવડ લાવે છે, અને એરામિડ સ્ટેપલ ફાઇબરનો ઉપયોગ મુખ્યત્વે થર્મોપ્લાસ્ટિક કમ્પોઝિટ્સની બ્રેકિંગ સ્ટ્રેન્થને સુધારવા માટે થર્મોપ્લાસ્ટિક કમ્પોઝિટને મજબૂત કરવા માટે થાય છે. ટૂંકા ફાઇબર પ્રબલિત થર્મોપ્લાસ્ટિક સંયોજનો, મુખ્યત્વે મેટ્રિક્સ સામગ્રીમાંથી ટૂંકા ફાઇબરને ખેંચીને કારણે. જ્યારે ફાઇબરનું પ્રમાણ પ્રમાણમાં ઓછું હોય છે, ત્યારે ડ્યુક્ટાઇલ મેટ્રિક્સને કઠિન સંયોજન બનાવી શકાય છે. જ્યારે ફાઇબરનું પ્રમાણ વધે છે, ત્યારે સંયુક્ત સામગ્રીની કઠિનતા વધે છે. અહેવાલો અનુસાર, જ્યારે મેટ્રિક્સ સામગ્રીમાં 20% એરામિડ ફાઇબર હોય છે, ત્યારે સંયુક્ત સામગ્રીના યાંત્રિક ગુણધર્મો નોંધપાત્ર રીતે સુધારી શકાય છે.

            એરામિડ કમ્પોઝીટ્સમાં નબળા સંકોચનાત્મક ગુણો હોય છે, જે ગ્લાસ ફાઈબર કમ્પોઝીટ કરતા અડધા છે. હાઇબ્રિડ કમ્પોઝિટ બનાવવા માટે અન્ય ફાઇબર ઉમેરવાથી તેના સંકુચિત ગુણધર્મોમાં નોંધપાત્ર સુધારો થઈ શકે છે. એરામિડ ફાઇબર અને કાર્બન ફાઇબરના થર્મલ વિસ્તરણ ગુણાંક ખૂબ નજીક હોવાથી, આ બે ફાઇબર ખાસ કરીને વિવિધ પ્રમાણમાં મિશ્રિત ઉપયોગ માટે યોગ્ય છે. જો કે, એરામિડ અને ગ્રેફાઇટ સાથે મિશ્રિત સંયુક્ત સામગ્રી ગ્રેફાઇટ સંયુક્ત સામગ્રીની ઊંચી કિંમત અને નબળી કઠિનતાને કારણે અચાનક અસ્થિભંગના મુખ્ય ગેરફાયદાને દૂર કરી શકે છે. એરામિડ અને ગ્લાસ ફાઇબરનો મિશ્ર ઉપયોગ ગ્લાસ ફાઇબર કમ્પોઝીટની નબળી કઠોરતાના ગેરલાભને દૂર કરી શકે છે. જ્યારે વિશિષ્ટ હેતુઓનો સામનો કરવો પડે, ત્યારે સંયુક્ત સામગ્રીને મિશ્રિત કરવાની અને તેનો ઉપયોગ કરવાની ઘણી રીતો છે, જે ઉપયોગની જરૂરિયાતો અનુસાર વ્યાજબી રીતે મેળ ખાય છે.

            વધુમાં, કાર્બન, બોરોન અને અન્ય ઉચ્ચ મોડ્યુલસ ફાઈબર સાથે એરામીડ ફાઈબરનું મિશ્રણ એપ્લીકેશન સ્ટ્રક્ચરમાં જરૂરી સંકુચિત શક્તિ મેળવી શકે છે, અને તેનું અનોખું પ્રદર્શન અન્ય ફાઈબર રિઇન્ફોર્સમેન્ટ મટિરિયલ્સથી મેળ ખાતું નથી. ઉદાહરણ તરીકે, 50% એરામિડ ફાઇબર અને 50% ઉચ્ચ-શક્તિવાળા કાર્બન ફાઇબર અને ઇપોક્સી રેઝિનથી બનેલી હાઇબ્રિડ સામગ્રીમાં 620MPa કરતાં વધુની ફ્લેક્સરલ તાકાત હોય છે. હાઇબ્રિડ સંયુક્ત સામગ્રીની અસર શક્તિ એકલા વપરાતા ઉચ્ચ-શક્તિવાળા કાર્બન ફાઇબર કરતાં લગભગ બમણી છે. જો ઉચ્ચ-મોડ્યુલસ ગ્રેફાઇટ ફાઇબરનો સંયોજનમાં ઉપયોગ કરવામાં આવે, તો અસરની શક્તિમાં ઘણો સુધારો થશે.