कार्बन फाइबर कम्पोजिट: निम्न-ऊंचाई अर्थव्यवस्था के विकास के लिए प्रमुख सामग्री अवसर और चुनौतियां

सामग्री विज्ञान और औद्योगिक अर्थशास्त्र के दृष्टिकोण से, यह पत्र निम्न-ऊंचाई अर्थव्यवस्था के क्षेत्र में कार्बन फाइबर मिश्रित सामग्रियों के विकास की स्थिति, तकनीकी बाधाओं और भविष्य के रुझानों का व्यवस्थित रूप से विश्लेषण करता है। शोध से पता चलता है कि हालांकि कार्बन फाइबर के हल्के वजन वाले विमानों में महत्वपूर्ण लाभ हैं, लागत नियंत्रण, प्रक्रिया अनुकूलन और मानक प्रणाली निर्माण अभी भी इसके बड़े पैमाने पर अनुप्रयोग को प्रतिबंधित करने वाले प्रमुख कारक हैं।

1. कम ऊंचाई वाली अर्थव्यवस्था के साथ कार्बन फाइबर सामग्री विशेषताओं की अनुकूलता का विश्लेषण

यांत्रिक गुणों के लाभ:

• विशिष्ट शक्ति 2450MPa/(g/cm³) तक पहुँचती है, जो विमानन एल्यूमीनियम मिश्र धातु से 5 गुना अधिक है
• विशिष्ट मापांक 230GPa/(g/cm³) से अधिक है, जिसका वजन में महत्वपूर्ण कमी प्रभाव पड़ता है

आर्थिक अनुप्रयोग:

• ड्रोन संरचना का वजन 1 किलोग्राम कम करने से ऊर्जा खपत में लगभग 8-12% की कमी आ सकती है
• ईवीटीओएल के प्रत्येक 10% वजन में कमी के लिए, क्रूज़िंग रेंज 15-20% बढ़ जाती है

2. औद्योगिक विकास की वर्तमान स्थिति

वैश्विक बाजार संरचना:

• 2023 में कार्बन फाइबर की कुल वैश्विक मांग 135,000 टन होगी, जिसमें से एयरोस्पेस की हिस्सेदारी 22% होगी।
• जापान की टोरे कंपनी का छोटे टो बाजार पर 38% हिस्सा है।

घरेलू प्रगति:

• उत्पादन क्षमता की वार्षिक चक्रवृद्धि वृद्धि दर 25% (2018-2023) तक पहुँच जाएगी।
• टी700 की स्थानीयकरण दर 70% से अधिक है, लेकिन टी800 और इससे ऊपर की क्षमता वाले उत्पाद अभी भी आयात पर निर्भर हैं।

3. प्रमुख तकनीकी अड़चनें

सामग्री स्तर:

• प्रीप्रेग प्रक्रिया स्थिरता (सीवी मान को 3% के भीतर नियंत्रित करने की आवश्यकता है)
• मिश्रित सामग्री इंटरफेस बंधन शक्ति (80MPa से अधिक तक पहुंचने की आवश्यकता है)

विनिर्माण प्रक्रिया:

• स्वचालित बिछाने की दक्षता (वर्तमान में 30-50 किग्रा/घंटा, लक्ष्य 100 किग्रा/घंटा)
• उपचार चक्र अनुकूलन (पारंपरिक आटोक्लेव प्रक्रिया में 8-12 घंटे लगते हैं)

4. निम्न-ऊंचाई वाले आर्थिक अनुप्रयोगों की संभावनाएं

बाजार मांग पूर्वानुमान:

• 2025 में eVTOL कार्बन फाइबर की मांग 1,500-2,000 टन तक पहुंच जाएगी
• 2030 में ड्रोन क्षेत्र में मांग 5,000 टन से अधिक होने की उम्मीद है

प्रौद्योगिकी विकास रुझान:

• कम लागत (लक्ष्य घटाकर $80-100/किग्रा)
• बुद्धिमान विनिर्माण (डिजिटल ट्विन प्रौद्योगिकी का अनुप्रयोग)
• पुनर्चक्रण और पुनः उपयोग (रासायनिक पुनर्चक्रण विधि की दक्षता में सुधार)