फाइबरग्लासको सूक्ष्म संरचनाको रहस्य

जब हामी बनेका उत्पादनहरू देख्छौंफाइबरग्लास, हामी प्रायः तिनीहरूको उपस्थिति र प्रयोग मात्र देख्छौं, तर विरलै विचार गर्छौं: यो पातलो कालो वा सेतो फिलामेन्टको आन्तरिक संरचना के हो? यी नदेखिने सूक्ष्म संरचनाहरूले फाइबरग्लासलाई यसको अद्वितीय गुणहरू दिन्छन्, जस्तै उच्च शक्ति, उच्च तापक्रम प्रतिरोध, र जंग प्रतिरोध। आज, हामी यसको संरचनाको रहस्य प्रकट गर्न फाइबरग्लासको "भित्री संसार" मा गहिरो अध्ययन गर्नेछौं।

माइक्रोस्कोपिक फाउन्डेसन: आणविक स्तरमा "अव्यवस्थित व्यवस्था"

आणविक दृष्टिकोणबाट, फाइबरग्लासको मुख्य घटक सिलिकन डाइअक्साइड हो (सामान्यतया तौल अनुसार ५०%-७०%), यसको गुणहरू समायोजन गर्न क्याल्सियम अक्साइड, म्याग्नेसियम अक्साइड, र एल्युमिनियम अक्साइड जस्ता अन्य तत्वहरू थपिन्छन्। यी परमाणुहरूको व्यवस्थाले फाइबरग्लासको आधारभूत विशेषताहरू निर्धारण गर्दछ।

क्रिस्टलीय पदार्थहरू (जस्तै धातु वा क्वार्ट्ज क्रिस्टल) मा परमाणुहरूको "लामो-दायरा क्रम" भन्दा फरक, फाइबरग्लासमा परमाणु व्यवस्थाले प्रदर्शन गर्दछ"छोटो-दूरीको क्रम, लामो-दूरीको विकार।"सरल भाषामा भन्नुपर्दा, स्थानीय क्षेत्रमा (केही परमाणुहरूको दायरा भित्र), प्रत्येक सिलिकन परमाणु चार अक्सिजन परमाणुहरूसँग बाँधिन्छ, पिरामिड जस्तो बनाउँछ।"सिलिका टेट्राहेड्रन"संरचना। यो स्थानीय व्यवस्था क्रमबद्ध छ। यद्यपि, ठूलो मात्रामा, यी सिलिका टेट्राहेड्राले क्रिस्टलमा जस्तै नियमित दोहोरिने जाली बनाउँदैनन्। बरु, तिनीहरू अनियमित रूपमा जोडिएका छन् र अव्यवस्थित तरिकाले स्ट्याक गरिएका छन्, जस्तै जथाभावी रूपमा जम्मा गरिएका भवन ब्लकहरूको थुप्रो, एक अनाकार गिलास संरचना बनाउँछ।

यो अनाकार संरचना बीचको प्रमुख भिन्नताहरू मध्ये एक होफाइबरग्लासर साधारण गिलास। साधारण गिलासको चिसो प्रक्रियाको क्रममा, परमाणुहरूसँग साना, स्थानीय रूपमा क्रमबद्ध क्रिस्टलहरू बनाउन पर्याप्त समय हुन्छ, जसले गर्दा भंगुरता बढी हुन्छ। यसको विपरीत, फाइबरग्लास पग्लिएको गिलासलाई द्रुत रूपमा तन्काएर र चिसो पारेर बनाइन्छ। परमाणुहरूसँग व्यवस्थित तरिकाले आफूलाई व्यवस्थित गर्न समय हुँदैन र यो अव्यवस्थित, आकारहीन अवस्थामा "स्थिर" हुन्छन्। यसले क्रिस्टल सीमाहरूमा दोषहरू कम गर्छ, जसले गर्दा फाइबरले राम्रो कठोरता र तन्य शक्ति प्राप्त गर्दै गिलासको गुणहरू कायम राख्न अनुमति दिन्छ।

मोनोफिलामेन्ट संरचना: "छाला" देखि "कोर" सम्म एक समान अस्तित्व

हामीले देख्ने फाइबरग्लास वास्तवमा धेरै मिलेर बनेको हुन्छमोनोफिलामेन्टहरू, तर प्रत्येक मोनोफिलामेन्ट आफैंमा एक पूर्ण संरचनात्मक एकाइ हो। मोनोफिलामेन्टको व्यास सामान्यतया ५-२० माइक्रोमिटर हुन्छ (मानव कपालको व्यास लगभग १/५ देखि १/२)। यसको संरचना एकरूप हुन्छ।"ठोस बेलनाकार आकार"कुनै स्पष्ट तह बिना। यद्यपि, सूक्ष्म संरचना वितरणको दृष्टिकोणबाट, त्यहाँ सूक्ष्म "छाला-कोर" भिन्नताहरू छन्।

चित्र कोर्ने प्रक्रियाको क्रममा, स्पिनरेटको साना प्वालहरूबाट पग्लिएको गिलास निकाल्दा, हावाको सम्पर्कमा आउँदा सतह द्रुत गतिमा चिसो हुन्छ, जसले गर्दा धेरै पातलो"छाला"तह (लगभग ०.१-०.५ माइक्रोमिटर बाक्लो)। यो छालाको तह आन्तरिक भन्दा धेरै छिटो चिसो हुन्छ।"कोर।"फलस्वरूप, छालाको तहमा सिलिकन डाइअक्साइडको मात्रा कोरको भन्दा अलि बढी हुन्छ, र परमाणु व्यवस्था कम दोषहरू सहित घना हुन्छ। संरचना र संरचनामा यो सूक्ष्म भिन्नताले मोनोफिलामेन्टको सतहलाई कोरको तुलनामा कठोरता र जंग प्रतिरोधमा बलियो बनाउँछ। यसले सतह दरारहरूको सम्भावनालाई पनि कम गर्छ - सामग्रीको विफलता प्रायः सतह दोषहरूबाट सुरु हुन्छ, र यो बाक्लो छालाले मोनोफिलामेन्टको लागि सुरक्षात्मक "शेल" को रूपमा काम गर्दछ।

सूक्ष्म छाला-कोर भिन्नताको अतिरिक्त, उच्च-गुणस्तरकोफाइबरग्लासमोनोफिलामेन्टको क्रस-सेक्शनमा अत्यधिक गोलाकार सममिति पनि हुन्छ, जसमा व्यास त्रुटि सामान्यतया १ माइक्रोमिटर भित्र नियन्त्रण गरिन्छ। यो एकसमान ज्यामितीय संरचनाले मोनोफिलामेन्टलाई तनाव दिँदा, सम्पूर्ण क्रस-सेक्शनमा तनाव समान रूपमा वितरित हुन्छ भन्ने कुरा सुनिश्चित गर्दछ, जसले गर्दा स्थानीय मोटाई अनियमितताका कारण हुने तनाव एकाग्रतालाई रोक्छ र समग्र तन्य शक्तिमा सुधार हुन्छ।

सामूहिक संरचना: "धागो" र "कपडा" को क्रमबद्ध संयोजन

मोनोफिलामेन्टहरू बलियो भए तापनि, तिनीहरूको व्यास एक्लै प्रयोग गर्न धेरै मसिनो हुन्छ। त्यसकारण, फाइबरग्लास सामान्यतया a को रूपमा अवस्थित हुन्छ"सामूहिक,"प्रायः जसरी"फाइबरग्लास धागो"र"फाइबरग्लास कपडा।"तिनीहरूको संरचना मोनोफिलामेन्टहरूको क्रमबद्ध संयोजनको परिणाम हो।

फाइबरग्लास धागो दर्जनौंदेखि हजारौं मोनोफिलामेन्टहरूको संग्रह हो, जुन दुवै द्वारा एकत्रित गरिन्छ"घुम्दै"वा हुनु"अस्पष्ट।"नटुइस्टेड धागो भनेको समानान्तर मोनोफिलामेन्टहरूको खुकुलो संग्रह हो, जसको संरचना साधारण हुन्छ, जुन मुख्यतया काँचको ऊन, काटिएको फाइबर, आदि बनाउन प्रयोग गरिन्छ। अर्कोतर्फ, ट्विस्टेड धागो मोनोफिलामेन्टहरूलाई एकसाथ घुमाएर बनाइन्छ, जसले कपासको धागो जस्तै सर्पिल संरचना सिर्जना गर्दछ। यो संरचनाले मोनोफिलामेन्टहरू बीचको बन्धन बल बढाउँछ, तनावमा धागोलाई खोल्नबाट रोक्छ, यसलाई बुनाई, घुमाउने र अन्य प्रशोधन प्रविधिहरूको लागि उपयुक्त बनाउँछ।"गणना"धागोको (मोनोफिलामेन्टको संख्या जनाउने सूचकांक, उदाहरणका लागि, १२०० टेक्स धागो १२०० मोनोफिलामेन्टहरू मिलेर बनेको हुन्छ) र"ट्विस्ट"(प्रति एकाइ लम्बाइमा घुमाइको संख्या) ले धागोको बल, लचिलोपन, र त्यसपछिको प्रशोधन कार्यसम्पादनलाई प्रत्यक्ष रूपमा निर्धारण गर्दछ।

फाइबरग्लास कपडा भनेको बुनाई प्रक्रिया मार्फत फाइबरग्लास धागोबाट बनेको पाना जस्तो संरचना हो। तीन आधारभूत बुनाईहरू सादा, ट्विल र साटन हुन्।सादा बुनाईकपडा ताना र बाना धागोको वैकल्पिक अन्तरलेसिङद्वारा बनाइन्छ, जसले गर्दा कम पारगम्यता तर एकरूप शक्ति भएको कडा संरचना हुन्छ, जसले गर्दा यसलाई मिश्रित सामग्रीहरूको लागि आधार सामग्रीको रूपमा उपयुक्त बनाउँछ।ट्विल बुनाईकपडा, ताना र बानाका धागोहरू २:१ वा ३:१ को अनुपातमा अन्तरसम्बन्धित हुन्छन्, जसले सतहमा विकर्ण ढाँचा सिर्जना गर्दछ। यो सादा बुनाई भन्दा बढी लचिलो हुन्छ र प्रायः झुकाउने वा आकार दिन आवश्यक पर्ने उत्पादनहरूको लागि प्रयोग गरिन्छ।साटन बुनाईयसमा कम इन्टरलेसिङ पोइन्टहरू छन्, जसमा ताना वा बाना धागोले सतहमा निरन्तर तैरने रेखाहरू बनाउँछ। यो बुनाई स्पर्श गर्न नरम छ र यसको सतह चिल्लो छ, जसले यसलाई सजावटी वा कम-घर्षण घटकहरूको लागि उपयुक्त बनाउँछ।

चाहे त्यो धागो होस् वा कपडा, सामूहिक संरचनाको मूल कार्यसम्पादन वृद्धि हासिल गर्नु हो“१+१>२”मोनोफिलामेन्टहरूको क्रमबद्ध संयोजन मार्फत। मोनोफिलामेन्टहरूले आधारभूत शक्ति प्रदान गर्छन्, जबकि सामूहिक संरचनाले सामग्रीलाई विभिन्न रूपहरू, लचिलोपन, र थर्मल इन्सुलेशनदेखि संरचनात्मक सुदृढीकरणसम्म विविध आवश्यकताहरू पूरा गर्न प्रशोधन अनुकूलन क्षमता दिन्छ।