डिबॉन्डिंग प्रौद्योगिकी की खोज

कार्बन फाइबर वेइल्स पतली गैर-बुना सामग्री हैं जो चिपकने वाले बंधे हुए मिश्रित जोड़ों को डीबॉन्ड करने में सक्षम बनाती हैं। यह अध्ययन ग्लास फाइबर प्रबलित पॉलिमर (जीएफआरपी) परतों के बीच सैंडविच किए गए एपॉक्सी चिपकने वाले सिस्टम की यांत्रिक, थर्मल और विद्युत विशेषताओं पर तीन अलग-अलग कार्बन फाइबर आवरणों के प्रभावों की जांच करता है।

स्वच्छ एपॉक्सी कॉन्फ़िगरेशन की तुलना में, कार्बन फाइबर वेइल्स के साथ इंटरलीविंग विशिष्ट गर्मी क्षमता (सीपी) और ग्लास संक्रमण तापमान (टीजी) को कम करते हुए चिपकने वाले जोड़ों के भंडारण मापांक, थर्मल प्रसार और लैप कतरनी शक्ति (एलएसएस) को बढ़ाता है। फूरियर-ट्रांसफॉर्म इन्फ्रारेड स्पेक्ट्रोस्कोपी (एफटीआईआर) विश्लेषण से पता चला है कि गर्म एपॉक्सी नमूने और 1 मिनट के लिए 100% यू00बी0सी पर दो एपॉक्सी फिल्म चिपकने वाली परतों के बीच इंटरलीविंग कार्बन फाइबर घूंघट से बने मिश्रित नमूनों ने उनके रासायनिक संरचनाओं में कोई पता लगाने योग्य परिवर्तन प्रदर्शित नहीं किया है।

जीएफआरपी पालन की अस्थिरता की जांच के लिए सतह की खुरदरापन और जल संपर्क कोण माप आयोजित किए गए थे। परिमित तत्व युग्मित थर्मल-इलेक्ट्रिक सिमुलेशन और मशीन लर्निंग-आधारित समाधानों ने जूल हीटिंग प्रयोगों के साथ अच्छा समझौता प्रदर्शित किया। जूल हीटिंग के माध्यम से थर्मोमैकेनिकल डिबॉन्डिंग ने प्रभावी डिबॉन्डिंग विशेषताओं का प्रदर्शन किया जैसे कि कम बल और समय की आवश्यकता, पालन की सतह पर कोई फाइबर-फाड़ नहीं, और जोड़ों के बंधे हुए क्षेत्र का चयनात्मक हीटिंग।

औद्योगिक अनुप्रयोग और लाभ

चिपकने वाली बॉन्डिंग ने अपनी हल्की कार्यक्षमता, बहुमुखी प्रतिभा, समान तनाव वितरण, संक्षारण प्रतिरोध और लागत-प्रभावशीलता के कारण एयरोस्पेस, ऑटोमोटिव, निर्माण और खेल उपकरण जैसे औद्योगिक अनुप्रयोगों में महत्वपूर्ण ध्यान आकर्षित किया है। हालाँकि, चिपकने वाले बंधन वाले जोड़ तापमान और आर्द्रता के प्रति संवेदनशील होते हैं, जिससे उनका स्थायित्व कम हो सकता है।

फाइबर-प्रबलित पॉलिमर कंपोजिट के संरचनात्मक अनुप्रयोगों में चिपकने वाले बंधन वाले जोड़ भी तेजी से महत्वपूर्ण होते जा रहे हैं। एयरोस्पेस उद्योग मिश्रित सामग्रियों को प्राथमिकता देता है क्योंकि ये हल्के पॉलिमर कंपोजिट आर्थिक रिटर्न में सुधार करते हैं और ईंधन की खपत और सीओ 2 उत्सर्जन को कम करके स्थायी समाधान प्रदान करते हैं।

इसके अतिरिक्त, ग्लास फाइबर प्रबलित पॉलिमर (जीएफआरपी) और कार्बन फाइबर प्रबलित पॉलिमर मैट्रिक्स (सीएफआरपी) कंपोजिट को रीसाइक्लिंग करने की आवश्यकता बढ़ रही है। एंड-ऑफ-लाइफ वाहनों (ईएलवी) पर अंतर्राष्ट्रीय कानून कंपोजिट की रीसाइक्लिंग, रिकवरी और पुन: उपयोग दरों को बढ़ाने के लिए एक महत्वपूर्ण पहल है, जिससे अनुवर्ती सामग्रियों की क्षति-मुक्त डिबॉन्डिंग की आवश्यकता होती है। नतीजतन, डिबॉन्डिंग-ऑन-डिमांड चिपकने वाली प्रौद्योगिकियों के विकास में एक बढ़ती प्रवृत्ति है, क्योंकि यांत्रिक पृथक्करण पर आधारित वर्तमान डिबॉन्डिंग प्रौद्योगिकियां श्रमसाध्य, महंगी हैं और चिपकने वाली सामग्रियों को नुकसान पहुंचाने का जोखिम रखती हैं।

विकसित डिबॉन्डिंग तकनीक एयरोस्पेस, पवन ऊर्जा, ऑटोमोटिव, जहाज निर्माण और कई अन्य उद्योगों में चिपकने वाले बंधे मिश्रित जोड़ों या धातु-मिश्रित हाइब्रिड जोड़ों की ऑन-डिमांड डिबॉन्डिंग के लिए उपयोगी होगी।

नवीन तापन विधियाँ

चिपकने वाली डिबॉन्डिंग प्रौद्योगिकियां ओवन, सेलेक्टिव और इंडक्शन हीटिंग जैसी विभिन्न हीटिंग विधियों का उपयोग करती हैं। जूल हीटिंग (यानी, प्रतिरोध और ओमिक हीटिंग) मिश्रित निर्माण में एक आशाजनक तरीका है जिसका उपयोग बॉन्डलाइन के नियंत्रित हीटिंग, चिपकने वाली बॉन्डिंग और सीएफआरपी-एपॉक्सी चिपकने वाले सिंगल-लैप जोड़ों में डिबॉन्डिंग के मूल्यांकन के लिए किया जाता है। रिपोर्टों से संकेत मिलता है कि जूल हीटिंग द्वारा ठीक किए गए थर्मोसेट चिपकने वाले ने 4 किलोवाट पर 4.5 केजे की खपत की, जबकि एक समान नमूने के लिए ओवन के इलाज के दौरान 800 डब्ल्यू पर 3 एमजे की आवश्यकता थी।

चिपकने वाली प्रणालियों को निर्माण के लिए गैर-बुने हुए आवरणों द्वारा क्रियाशील किया जा सकता है, तेजी से प्रतिक्रिया के साथ इलेक्ट्रोथर्मल सामग्री का उत्पादन, जूल हीटिंग प्रक्रिया द्वारा समग्र टुकड़े टुकड़े का निर्माण, क्षति का पता लगाना, और समग्र सामग्रियों और चिपकने वाले जोड़ों में निगरानी करना।

ज्ञान अंतर को पाटना

इस कार्य का उद्देश्य मौजूदा साहित्य में निम्नलिखित कमियों को संबोधित करना है: (i) थर्मोमैकेनिकल डिबॉन्डिंग के नकारात्मक प्रभावों से उनकी रक्षा करते हुए संरचनात्मक चिपकने वाले बंधे जीएफआरपी अनुयायियों के लिए एक प्रभावी डिबॉन्डिंग तकनीक विकसित करना, और (द्वितीय) ऊर्जा-कुशल के रूप में जूल हीटिंग का मूल्यांकन करना जोड़ों को डीबॉन्ड करने के लिए हीटिंग विधि।

वर्तमान अध्ययन में एपॉक्सी के साथ जुड़े कार्बन फाइबर आवरणों से बने संयुक्त विन्यास को डीबॉन्ड करने के लिए जूल हीटिंग विधि का उपयोग करने का एक अनूठा दृष्टिकोण अपनाया गया है। जांच में शामिल हैं: (i) सतह के उपचार के बाद जीएफआरपी की सतही विशेषताएं, (द्वितीय) एपॉक्सी चिपकने वाले जोड़ों में अलग-अलग कार्बन फाइबर वेइल्स को जोड़ने का उनके थर्मल और मैकेनिकल गुणों पर प्रभाव, (तृतीय) विभिन्न कार्बन फाइबर वेइल कॉन्फ़िगरेशन की जूल हीटिंग विशेषताएं , और (चतुर्थ) परिमित तत्व-आधारित युग्मित थर्मल-इलेक्ट्रिक सिमुलेशन परिणामों और मशीन लर्निंग-आधारित समाधान परिणामों के साथ जूल हीटिंग परीक्षणों की तुलना।

क्रियाविधि

सामग्री और नमूना तैयार करना:
इस अध्ययन के लिए तीन प्रकार के कार्बन फाइबर आवरणों का चयन किया गया, जिनमें से प्रत्येक में अलग-अलग फाइबर व्यास और क्षेत्रीय घनत्व थे। घूंघटों को एपॉक्सी चिपकने वाली प्रणालियों के साथ जोड़ा गया था और जीएफआरपी अनुयायियों के बीच सैंडविच किया गया था। चिपकने वाली बॉन्डिंग के लिए मानक प्रक्रियाओं का पालन करते हुए नमूने तैयार किए गए, जिससे चिपकने वाली परत की मोटाई और जीएफआरपी परतों का संरेखण सुनिश्चित हो सके।

यांत्रिक परीक्षण:
बंधे हुए जोड़ों के यांत्रिक प्रदर्शन का मूल्यांकन करने के लिए लैप शीयर स्ट्रेंथ (एलएसएस) परीक्षण आयोजित किए गए थे। परीक्षण कमरे के तापमान पर किए गए, और परिणामों की तुलना साफ-सुथरे एपॉक्सी कॉन्फ़िगरेशन से की गई। अतिरिक्त यांत्रिक गुण, जैसे भंडारण मापांक, को गतिशील यांत्रिक विश्लेषण (डीएमए) का उपयोग करके मापा गया था।

थर्मल और विद्युत विशेषता:
थर्मल प्रसार और विशिष्ट ताप क्षमता (सीपी) को अंतर स्कैनिंग कैलोरीमेट्री (डीएससी) का उपयोग करके मापा गया था। ग्लास संक्रमण तापमान (टीजी) भी निर्धारित किया गया था। कार्बन फाइबर घूंघट इंटरलीव्ड जोड़ों की जूल हीटिंग क्षमताओं का आकलन करने के लिए विद्युत चालकता माप किए गए थे।

एफटीआईआर विश्लेषण:
फूरियर-ट्रांसफॉर्म इंफ्रारेड स्पेक्ट्रोस्कोपी (एफटीआईआर) का उपयोग गर्म एपॉक्सी नमूनों और इंटरलीविंग कार्बन फाइबर घूंघट से बने मिश्रित नमूनों की रासायनिक संरचनाओं का विश्लेषण करने के लिए किया गया था। किसी भी संभावित रासायनिक परिवर्तन का निरीक्षण करने के लिए नमूनों को 1 मिनट के लिए 100°C पर गर्म किया गया।

सतह का खुरदरापन और गीलापन:
जीएफआरपी अनुयायियों की सतह विशेषताओं का आकलन करने के लिए एक प्रोफिलोमीटर का उपयोग करके सतह खुरदरापन माप आयोजित किया गया था। उपचारित सतहों की अस्थिरता का मूल्यांकन करने के लिए जल संपर्क कोण माप किए गए।

परिमित तत्व सिमुलेशन और मशीन लर्निंग:
जूल हीटिंग के दौरान बंधे हुए जोड़ों के युग्मित थर्मल-इलेक्ट्रिक व्यवहार को मॉडल करने के लिए परिमित तत्व सिमुलेशन किए गए थे। इनपुट मापदंडों के आधार पर जूल हीटिंग तापमान की भविष्यवाणी करने के लिए एक मशीन लर्निंग मॉडल भी विकसित किया गया था। मॉडलों को मान्य करने के लिए सिमुलेशन और एमएल परिणामों की प्रयोगात्मक डेटा के साथ तुलना की गई।

जूल तापन प्रयोग:
डिबॉन्डिंग प्रक्रिया का मूल्यांकन करने के लिए जूल हीटिंग प्रयोग किए गए। बंधे हुए जोड़ों को विद्युत प्रवाह के अधीन किया गया, और तापमान प्रोफ़ाइल की निगरानी की गई। बल, समय की आवश्यकताएं और चिपकने वाली सतहों पर फाइबर-फाड़ने जैसी डिबॉन्डिंग विशेषताओं को दर्ज किया गया था।

परिणाम और चर्चा

कार्बन फाइबर आवरणों की इंटरलीविंग ने चिपकने वाले जोड़ों के यांत्रिक और थर्मल गुणों में काफी सुधार किया। जोड़ों का एलएसएस बढ़ गया, जो बढ़ी हुई बंधन शक्ति का संकेत देता है। भंडारण मापांक और थर्मल प्रसार में भी सुधार देखा गया, जबकि सीपी और टीजी में कमी आई, जो बेहतर थर्मल प्रबंधन क्षमताओं का सुझाव देता है।

एफटीआईआर विश्लेषण ने पुष्टि की कि गर्म नमूनों में कोई महत्वपूर्ण रासायनिक परिवर्तन नहीं हुए, यह दर्शाता है कि इंटरलीविंग प्रक्रिया ने चिपकने वाले की रासायनिक संरचना में कोई बदलाव नहीं किया। सतह की खुरदरापन और वेटेबिलिटी माप से सतह की विशेषताओं में सुधार का पता चला, जो बेहतर आसंजन में योगदान देता है।

परिमित तत्व सिमुलेशन और मशीन लर्निंग मॉडल ने प्रयोगात्मक परिणामों के साथ अच्छा समझौता दिखाया, जिससे पूर्वानुमानित मॉडल की सटीकता की पुष्टि हुई। जूल हीटिंग प्रयोगों ने न्यूनतम बल और समय की आवश्यकताओं के साथ कुशल डिबॉन्डिंग का प्रदर्शन किया, और चिपकने वाली सतहों पर कोई फाइबर-फाड़ नहीं हुआ।

यह अध्ययन जूल हीटिंग के माध्यम से चिपकने वाले बंधे जीएफआरपी जोड़ों को डीबॉन्ड करने के लिए एपॉक्सी चिपकने वाली प्रणालियों के साथ जुड़े कार्बन फाइबर वेइल्स का उपयोग करने की प्रभावशीलता को प्रदर्शित करता है। इंटरलीविंग प्रक्रिया जोड़ों के यांत्रिक और थर्मल गुणों में सुधार करती है, और जूल हीटिंग एक ऊर्जा-कुशल और प्रभावी डिबॉन्डिंग विधि प्रदान करता है। परिमित तत्व सिमुलेशन और मशीन लर्निंग मॉडल का संयुक्त उपयोग जूल हीटिंग व्यवहार की सटीक भविष्यवाणी प्रदान करता है, जिससे यह दृष्टिकोण विभिन्न औद्योगिक अनुप्रयोगों में ऑन-डिमांड डिबॉन्डिंग के लिए एक आशाजनक समाधान बन जाता है।