കാർബൺ ഫൈബർ സംയുക്തങ്ങൾ: താഴ്ന്ന ഉയരത്തിലുള്ള സമ്പദ്‌വ്യവസ്ഥയുടെ വികസനത്തിനുള്ള പ്രധാന മെറ്റീരിയൽ അവസരങ്ങളും വെല്ലുവിളികളും

മെറ്റീരിയൽ സയൻസിന്റെയും വ്യാവസായിക സാമ്പത്തിക ശാസ്ത്രത്തിന്റെയും വീക്ഷണകോണിൽ നിന്ന്, താഴ്ന്ന ഉയരത്തിലുള്ള സമ്പദ്‌വ്യവസ്ഥയുടെ മേഖലയിലെ കാർബൺ ഫൈബർ സംയോജിത വസ്തുക്കളുടെ വികസന നില, സാങ്കേതിക തടസ്സങ്ങൾ, ഭാവി പ്രവണതകൾ എന്നിവ ഈ പ്രബന്ധം വ്യവസ്ഥാപിതമായി വിശകലനം ചെയ്യുന്നു. വിമാനങ്ങളുടെ ഭാരം കുറയ്ക്കുന്നതിൽ കാർബൺ ഫൈബറിന് കാര്യമായ ഗുണങ്ങളുണ്ടെങ്കിലും, ചെലവ് നിയന്ത്രണം, പ്രക്രിയ ഒപ്റ്റിമൈസേഷൻ, സ്റ്റാൻഡേർഡ് സിസ്റ്റം നിർമ്മാണം എന്നിവ ഇപ്പോഴും അതിന്റെ വലിയ തോതിലുള്ള പ്രയോഗത്തെ നിയന്ത്രിക്കുന്ന പ്രധാന ഘടകങ്ങളാണെന്ന് ഗവേഷണങ്ങൾ കാണിക്കുന്നു.

1. താഴ്ന്ന ഉയരത്തിലുള്ള സമ്പദ്‌വ്യവസ്ഥയുമായുള്ള കാർബൺ ഫൈബർ മെറ്റീരിയൽ സ്വഭാവസവിശേഷതകളുടെ അനുയോജ്യതയുടെ വിശകലനം

മെക്കാനിക്കൽ ഗുണങ്ങളുടെ ഗുണങ്ങൾ:

• നിർദ്ദിഷ്ട ശക്തി 2450MPa/(g/cm³) ൽ എത്തുന്നു, ഇത് വ്യോമയാന അലുമിനിയം അലോയിയുടെ 5 മടങ്ങ് കൂടുതലാണ്.
• നിർദ്ദിഷ്ട മോഡുലസ് 230GPa/(g/cm³) കവിയുന്നു, ഗണ്യമായ ഭാരം കുറയ്ക്കൽ ഫലത്തോടെ.

സാമ്പത്തിക ഉപയോഗം:

• ഡ്രോണുകളുടെ ഭാരം ഒരു കിലോഗ്രാം കുറയ്ക്കുന്നത് ഊർജ്ജ ഉപഭോഗം ഏകദേശം 8-12% കുറയ്ക്കും.
• eVTOL ന്റെ ഓരോ 10% ഭാരം കുറയ്ക്കലിനും, ക്രൂയിസിംഗ് ശ്രേണി 15-20% വർദ്ധിക്കുന്നു.

2. വ്യാവസായിക വികസനത്തിന്റെ നിലവിലെ സ്ഥിതി

ആഗോള വിപണി ഘടന:

• 2023-ൽ, കാർബൺ ഫൈബറിന്റെ ആഗോള മൊത്തം ആവശ്യം 135,000 ടൺ ആയിരിക്കും, അതിൽ 22% എയ്‌റോസ്‌പേസ് ആണ്.
• ചെറുകിട ടോ വിപണിയുടെ 38% ജപ്പാനിലെ ടോറേ കൈവശപ്പെടുത്തിയിരിക്കുന്നു.

ആഭ്യന്തര പുരോഗതി:

• ഉൽപ്പാദന ശേഷിയുടെ വാർഷിക സംയുക്ത വളർച്ചാ നിരക്ക് 25% (2018-2023) ൽ എത്തുന്നു.
• T700 ന്റെ പ്രാദേശികവൽക്കരണ നിരക്ക് 70% കവിയുന്നു, പക്ഷേ T800 ഉം അതിനുമുകളിലും ഇപ്പോഴും ഇറക്കുമതിയെ ആശ്രയിക്കുന്നു.

3. പ്രധാന സാങ്കേതിക തടസ്സങ്ങൾ

മെറ്റീരിയൽ ലെവൽ:

• പ്രീപ്രെഗ് പ്രോസസ് സ്ഥിരത (CV മൂല്യം 3% നുള്ളിൽ നിയന്ത്രിക്കേണ്ടതുണ്ട്)
• കോമ്പോസിറ്റ് മെറ്റീരിയൽ ഇന്റർഫേസ് ബോണ്ടിംഗ് ശക്തി (80MPa-യിൽ കൂടുതൽ എത്തേണ്ടതുണ്ട്)

നിർമ്മാണ പ്രക്രിയ:

• ഓട്ടോമേറ്റഡ് ലേയിംഗ് കാര്യക്ഷമത (നിലവിൽ 30-50kg/h, ലക്ഷ്യം 100kg/h)
• ക്യൂറിംഗ് സൈക്കിൾ ഒപ്റ്റിമൈസേഷൻ (പരമ്പരാഗത ഓട്ടോക്ലേവ് പ്രക്രിയയ്ക്ക് 8-12 മണിക്കൂർ എടുക്കും)

4. താഴ്ന്ന ഉയരത്തിലുള്ള സാമ്പത്തിക ആപ്ലിക്കേഷനുകൾക്കുള്ള സാധ്യതകൾ

വിപണി ആവശ്യകത പ്രവചനം:

• 2025-ൽ eVTOL കാർബൺ ഫൈബറിന്റെ ആവശ്യം 1,500-2,000 ടണ്ണിലെത്തും.
• 2030 ആകുമ്പോഴേക്കും ഡ്രോൺ മേഖലയിലെ ആവശ്യം 5,000 ടൺ കവിയുമെന്ന് പ്രതീക്ഷിക്കുന്നു.

സാങ്കേതിക വികസന പ്രവണതകൾ:

• കുറഞ്ഞ ചെലവ് (ലക്ഷ്യം $80-100/kg ആയി കുറച്ചു)
• ബുദ്ധിപരമായ നിർമ്മാണം (ഡിജിറ്റൽ ഇരട്ട സാങ്കേതികവിദ്യയുടെ പ്രയോഗം)
• പുനരുപയോഗവും പുനരുപയോഗവും (രാസ പുനരുപയോഗ രീതിയുടെ കാര്യക്ഷമത മെച്ചപ്പെടുത്തൽ)