बेसाल्ट तंतूंच्या यांत्रिक गुणधर्मांवर वेगवेगळ्या सुधारणा पद्धतींच्या परिणामांची तुलना
१. सायलेन कपलिंग एजंटच्या सुधारणेचा यांत्रिक गुणधर्मांवर होणारा परिणाम
सिलेन कपलिंग एजंट्स (उदा. KH-550 आणि KH-570) बेसाल्ट तंतूंच्या पृष्ठभागावर एक प्रतिक्रियाशील आवरण तयार करतात रासायनिक बाँडिंग, जे तंतू आणि सब्सट्रेटमधील इंटरफेशियल बाँडिंग सुधारते आणि त्याच वेळी, तंतूंच्या यांत्रिक गुणधर्मांवर विशिष्ट प्रभाव पाडते.
KH-550 सुधारित:
फायदे: फायबरच्या पृष्ठभागावर रासायनिक बंध तयार करतात आणि फायबर आणि सब्सट्रेटमधील आसंजन सुधारतात, फायबरच्या यांत्रिक गुणधर्मांना लक्षणीय नुकसान न करता.
परिणाम: अभ्यासातून असे दिसून आले आहे की KH-550 सुधारणेनंतर, बेसाल्ट तंतूंची तन्य शक्ती आणि लवचिकतेचे मापांक मुळात अपरिवर्तित राहतात, परंतु इंटरफेशियल बाँडिंग गुणधर्मांमध्ये सुधारणा झाल्यामुळे, संमिश्र सामग्रीचे एकूण यांत्रिक गुणधर्म लक्षणीयरीत्या सुधारले आहेत.
KH-570 सुधारणा:
फायदे: KH-570 बेसाल्ट तंतूंच्या पृष्ठभागावर खडबडीतपणा आणते आणि मॅट्रिक्ससह त्यांचे यांत्रिक एम्बेडिंग वाढवते.
परिणाम: पृष्ठभाग खडबडीत केल्याने तंतूंची तन्य शक्ती थोडी कमी होऊ शकते, परंतु सुधारित इंटरफेशियल बाँडिंग गुणधर्मांमुळे संमिश्राची एकूण ताकद, कडकपणा आणि टिकाऊपणा लक्षणीयरीत्या सुधारतो.
२. सर्फॅक्टंट सुधारणेचा यांत्रिक गुणधर्मांवर होणारा परिणाम
कॅशनिक सर्फॅक्टंट्स (उदा. CTAC) हे प्रामुख्याने भौतिक शोषणाद्वारे तंतूंच्या पृष्ठभागावर एक आवरण तयार करतात आणि त्यांचा मुख्य उद्देश तंतूंची जलविभाजन आणि विखुरणे सुधारणे आहे.
फायदा:सर्फॅक्टंट मॉडिफिकेशनचा फायबर पृष्ठभागावर जवळजवळ कोणताही रासायनिक क्षरण प्रभाव पडत नाही, त्यामुळे फायबरच्या यांत्रिक गुणधर्मांवर त्याचा कमी परिणाम होतो.
परिणाम: CTAC सुधारणेनंतर फायबरची तन्य शक्ती आणि लवचिक मापांक मूलतः अपरिवर्तित राहतात. या सुधारणेमुळे प्रामुख्याने तंतूंची विखुरण्याची क्षमता आणि हायड्रोफिलिसिटी सुधारते, ज्यामुळे मॅट्रिक्स मटेरियल तंतूंना एकसमानपणे गुंडाळते, त्यामुळे कंपोझिटचे यांत्रिक गुणधर्म अप्रत्यक्षपणे सुधारतात.
३. नॅनो सिलिका कोटिंग सुधारणेचा यांत्रिक गुणधर्मांवर होणारा परिणाम
नॅनो-सिलिका कोटिंग बेसाल्ट तंतूंच्या पृष्ठभागावर नॅनोकणांचा एकसमान थर तयार करून तंतू आणि मॅट्रिक्समधील पृष्ठभागाचा खडबडीतपणा आणि इंटरफेशियल बाँडिंग क्षमता सुधारते.
फायदा: नॅनो-सिलिका कण फायबर पृष्ठभागावर "पुल" म्हणून काम करतात, फायबर आणि मॅट्रिक्समधील बंध मजबूत करतात.
परिणाम:सिलिका नॅनोपार्टिकल्सच्या आवरणामुळे तंतूंच्या पृष्ठभागावर थोडेसे भौतिक नुकसान होऊ शकते, परंतु तंतूंच्या तन्य शक्तीवर त्याचा परिणाम कमी असतो (सामान्यतः ५% पेक्षा कमी). सुधारणा केल्यानंतर, संमिश्र पदार्थाचे एकूण यांत्रिक गुणधर्म (उदा. तन्य शक्ती, लवचिक शक्ती) १५%-३०% पर्यंत लक्षणीयरीत्या सुधारता येतात.
४. सेंद्रिय लोह द्रव टप्प्यातील निक्षेपण सुधारणेचा यांत्रिक गुणधर्मांवर परिणाम
सेंद्रिय लोह द्रव टप्प्यातील निक्षेपण पद्धत प्रामुख्याने बेसाल्ट तंतूंची जैव-आसंजन क्षमता वाढविण्यासाठी वापरली जाते आणि यांत्रिक गुणधर्मांमध्ये त्याची वाढ अधिक अप्रत्यक्ष आहे.
फायदा: कोटिंगच्या निर्मितीचा फायबरच्या यांत्रिक गुणधर्मांवर थोडासा परिणाम होतो आणि प्रामुख्याने फायबरची कार्यक्षमता वाढते.
परिणाम:कोटिंग लेयरमुळे फायबरची कडकपणा किंचित वाढू शकते, परंतु तन्यता किंवा लवचिक शक्तीवर होणारा परिणाम लक्षणीय नाही. सुधारित कंपोझिटचे यांत्रिक गुणधर्म मर्यादित आहेत आणि ते पर्यावरण संरक्षण क्षेत्रात अधिक वेळा वापरले जातात.
५. इतर भौतिक किंवा रासायनिक बदलांचा यांत्रिक गुणधर्मांवर होणारा परिणाम
भौतिक पद्धती (उदा. उष्णता उपचार):
उष्णता उपचारामुळे फायबरच्या पृष्ठभागाची रचना बदलू शकते, परंतु फायबरलाच थर्मल नुकसान होऊ शकते, ज्यामुळे तन्य शक्ती कमी होते. योग्य उष्णता उपचारामुळे फायबरच्या पृष्ठभागावरील अशुद्धता थर काढून टाकण्यास मदत होते, अशा प्रकारे फायबर आणि मॅट्रिक्समधील इंटरफेशियल बाँडिंग गुणधर्म अप्रत्यक्षपणे सुधारतात.
रासायनिक एचिंग बदल:
रासायनिक एचिंग (उदा. आम्ल प्रक्रिया) फायबर पृष्ठभागाला खडबडीत करते आणि इंटरफेसचे यांत्रिक एम्बेडिंग वाढवते. तथापि, एचिंगमुळे फायबर स्वतः कमकुवत होऊ शकते, ज्यामुळे तन्य गुणधर्मांचे नुकसान होऊ शकते, ज्याचे वजन करणे आवश्यक आहे.
व्यापक तुलना सारणी
| सुधारणा पद्धती | यांत्रिक गुणधर्म थेट प्रभावित करतात | संमिश्रांच्या एकूण यांत्रिक गुणधर्मांमध्ये सुधारणा | कृतीची मुख्य यंत्रणा |
| सिलेन कपलिंग एजंट (KH-550) | मोठ्या प्रमाणात अप्रभावित | लक्षणीय वाढ करा | वाढत्या इंटरफेशियल बाँडिंगसाठी रासायनिक बंधन |
| सिलेन कपलिंग एजंट (KH-570) | पृष्ठभाग खडबडीत झाल्यामुळे तंतू किंचित कमकुवत होतात. | लक्षणीय वाढ करा | वर्धित यांत्रिक एम्बेडिंग |
| सीटीएसी सर्फॅक्टंट | मोठ्या प्रमाणात अप्रभावित | अप्रत्यक्ष पदोन्नती | सुधारित फैलाव आणि जलप्रदूषण |
| नॅनो सिलिकॉन डायऑक्साइड कोटिंग | फायबरची ताकद थोडीशी कमकुवत होणे (५% पेक्षा जास्त नाही) | लक्षणीय वाढ (१५%-३०%) | खडबडीतपणा वाढवते आणि इंटरफेशियल सुसंगतता वाढवते |
| सेंद्रिय लोह साठा सुधारणा | मोठ्या प्रमाणात अप्रभावित | मर्यादित जाहिरात | वर्धित जैव-संलग्नक |
| गरम प्रक्रिया (उदा. धातू) | फायबरची ताकद कमी होऊन थर्मल नुकसान होऊ शकते. | अप्रत्यक्ष पदोन्नती | पृष्ठभागावरील अशुद्धतेचा थर काढून टाकणे आणि इंटरफेशियल बाँडिंग गुणधर्मांमध्ये सुधारणा करणे |
| रासायनिक एचिंग सुधारणा | रफनिंगमुळे चेहऱ्याच्या आतील बाजूंचे बंधन वाढते परंतु तंतू कमकुवत होऊ शकतात. | मर्यादित जाहिरात | सुधारित यांत्रिक अंतर्भूततेसाठी पृष्ठभाग खडबडीत करणे |
निष्कर्ष
- सिलेन कपलिंग एजंट आणि नॅनो-सिलिका कोटिंग हे सध्या बेसाल्ट तंतूंच्या यांत्रिक गुणधर्मांवर कमीत कमी परिणाम करणारे बदल पद्धती आहेत, तर त्याच वेळी कंपोझिटच्या एकूण यांत्रिक गुणधर्मांमध्ये लक्षणीय सुधारणा करतात.
- सर्फॅक्टंट मॉडिफिकेशनचा तंतूंच्या यांत्रिक गुणधर्मांवर जवळजवळ कोणताही थेट परिणाम होत नाही आणि ते अशा परिस्थितींसाठी योग्य आहे ज्यांना तंतूंचे फैलाव किंवा हायड्रोफिलिसिटी सुधारण्याची आवश्यकता आहे.
- रासायनिक एचिंग आणि उष्णता उपचार सावधगिरीने वापरले पाहिजेत, कारण ते इंटरफेशियल बाँडिंग गुणधर्म सुधारू शकतात, परंतु ते तंतूंच्या यांत्रिक गुणधर्मांमध्ये घट आणू शकतात.
- प्रभाव सुधारण्यासाठी फायबरची कार्यक्षमता आणि संमिश्र सामग्रीची एकूण कार्यक्षमता यांचे वजन करण्यासाठी अनुप्रयोग आवश्यकतांवर आधारित सुधारणा पद्धतीची निवड केली पाहिजे.
