కార్బన్ ఫైబర్ మిశ్రమాలు: తక్కువ ఎత్తులో ఉన్న ఆర్థిక వ్యవస్థ అభివృద్ధికి కీలకమైన పదార్థాల అవకాశాలు మరియు సవాళ్లు

మెటీరియల్ సైన్స్ మరియు ఇండస్ట్రియల్ ఎకనామిక్స్ దృక్కోణం నుండి, ఈ పత్రం తక్కువ ఎత్తులో ఉన్న ఆర్థిక వ్యవస్థ రంగంలో కార్బన్ ఫైబర్ మిశ్రమ పదార్థాల అభివృద్ధి స్థితి, సాంకేతిక అడ్డంకులు మరియు భవిష్యత్తు ధోరణులను క్రమపద్ధతిలో విశ్లేషిస్తుంది. తేలికైన విమానాలలో కార్బన్ ఫైబర్ గణనీయమైన ప్రయోజనాలను కలిగి ఉన్నప్పటికీ, ఖర్చు నియంత్రణ, ప్రక్రియ ఆప్టిమైజేషన్ మరియు ప్రామాణిక వ్యవస్థ నిర్మాణం ఇప్పటికీ దాని పెద్ద-స్థాయి అనువర్తనాన్ని పరిమితం చేసే కీలక కారకాలు అని పరిశోధన చూపిస్తుంది.

1. తక్కువ ఎత్తులో ఉన్న ఆర్థిక వ్యవస్థతో కార్బన్ ఫైబర్ పదార్థ లక్షణాల అనుకూలత యొక్క విశ్లేషణ

యాంత్రిక లక్షణాల యొక్క ప్రయోజనాలు:

• నిర్దిష్ట బలం 2450MPa/(g/cm³)కి చేరుకుంటుంది, ఇది ఏవియేషన్ అల్యూమినియం మిశ్రమం కంటే 5 రెట్లు ఎక్కువ.
• నిర్దిష్ట మాడ్యులస్ 230GPa/(g/cm³) మించిపోయింది, గణనీయమైన బరువు తగ్గింపు ప్రభావంతో.

ఆర్థిక అనువర్తనం:

• డ్రోన్ నిర్మాణం బరువును 1 కిలో తగ్గించడం వల్ల శక్తి వినియోగం దాదాపు 8-12% తగ్గుతుంది.
• eVTOL యొక్క ప్రతి 10% బరువు తగ్గింపుకు, క్రూజింగ్ పరిధి 15-20% పెరుగుతుంది.

2. పారిశ్రామిక అభివృద్ధి ప్రస్తుత స్థితి

ప్రపంచ మార్కెట్ నిర్మాణం:

• 2023లో, కార్బన్ ఫైబర్ కోసం ప్రపంచవ్యాప్తంగా మొత్తం డిమాండ్ 135,000 టన్నులు ఉంటుంది, ఇందులో ఏరోస్పేస్ వాటా 22%.
• జపాన్‌కు చెందిన టోరే స్మాల్ టో మార్కెట్‌లో 38% ఆక్రమించింది.

దేశీయ పురోగతి:

• ఉత్పత్తి సామర్థ్యం యొక్క వార్షిక సమ్మేళన వృద్ధి రేటు 25% (2018-2023) కి చేరుకుంటుంది.
• T700 యొక్క స్థానికీకరణ రేటు 70% మించిపోయింది, కానీ T800 మరియు అంతకంటే ఎక్కువ ఇప్పటికీ దిగుమతులపై ఆధారపడతాయి.

3. కీలక సాంకేతిక అడ్డంకులు

మెటీరియల్ స్థాయి:

• ప్రీప్రెగ్ ప్రాసెస్ స్థిరత్వం (CV విలువను 3% లోపు నియంత్రించాలి)
• మిశ్రమ పదార్థ ఇంటర్‌ఫేస్ బంధన బలం (80MPa కంటే ఎక్కువ చేరుకోవాలి)

తయారీ విధానం:

• ఆటోమేటెడ్ లేయింగ్ సామర్థ్యం (ప్రస్తుతం 30-50kg/h, లక్ష్యం 100kg/h)
• క్యూరింగ్ సైకిల్ ఆప్టిమైజేషన్ (సాంప్రదాయ ఆటోక్లేవ్ ప్రక్రియ 8-12 గంటలు పడుతుంది)

4. తక్కువ ఎత్తులో ఉన్న ఆర్థిక అనువర్తనాలకు అవకాశాలు

మార్కెట్ డిమాండ్ అంచనా:

• 2025 నాటికి eVTOL కార్బన్ ఫైబర్ డిమాండ్ 1,500-2,000 టన్నులకు చేరుకుంటుంది.
• 2030 నాటికి డ్రోన్ రంగంలో డిమాండ్ 5,000 టన్నులకు మించి ఉంటుందని అంచనా.

సాంకేతిక అభివృద్ధి పోకడలు:

• తక్కువ ఖర్చు (లక్ష్యం $80-100/kgకి తగ్గించబడింది)
• తెలివైన తయారీ (డిజిటల్ ట్విన్ టెక్నాలజీ అప్లికేషన్)
• రీసైక్లింగ్ మరియు పునర్వినియోగం (రసాయన రీసైక్లింగ్ పద్ధతి యొక్క సామర్థ్యాన్ని మెరుగుపరచడం)