कप अमेरिका के कार्बन-ग्राफीन पालों में नैनोमीटर स्तर की खराबी

अमेरिका कप नौका के मेनसेल की हवा के एक झोंके के दौरान विघटन हो गया, जिससे चालक दल रेगाटा के एक महत्वपूर्ण क्षण में नियंत्रण खो बैठा। प्रारंभिक विशेषज्ञता एक भयावह संरचनात्मक विफलता की ओर इशारा कर रही थी, लेकिन असली कारण नैनोमीटर पैमाने पर छिपा हुआ था। नैनोमीटर रिज़ॉल्यूशन वाली 3D माइक्रोस्कोपी और थकान सिमुलेशन के माध्यम से फोरेंसिक विश्लेषण से पता चला है कि समस्या कार्बन फैब्रिक और ग्राफीन कोटिंग के बीच डीलैमिनेशन में निहित है, जो सीधे तौर पर एक दोषपूर्ण रासायनिक इलाज प्रक्रिया के कारण होने वाली विफलता है।

Keyence और GOM Inspect के साथ नैनोमीटर विशेषज्ञता 🔬

डीलैमिनेशन के स्रोत का पता लगाने के लिए, इंजीनियरों ने Keyence VK-X कॉन्फोकल माइक्रोस्कोप का उपयोग किया, जो 0.5 नैनोमीटर के रिज़ॉल्यूशन के साथ स्थलाकृतिक मानचित्र बनाने में सक्षम है। फ्रैक्चर किनारे के नमूनों ने ऐसे क्षेत्र दिखाए जहां ग्राफीन की परत बिना टूटे कार्बन फाइबर सब्सट्रेट से अलग हो गई थी, जो एक दोषपूर्ण इंटरफेशियल आसंजन का संकेत देता है। इसके बाद, GOM Inspect सॉफ्टवेयर ने गुहाओं की मात्रा निर्धारित करने और इंटरफ़ेस पर अवशिष्ट तनाव की गणना करने के लिए 3D पॉइंट क्लाउड को संसाधित किया। डेटा को MATLAB में निर्यात किया गया, जहां एपॉक्सी के इलाज की गतिकी का मॉडल तैयार किया गया, जिससे यह प्रदर्शित हुआ कि निर्माण के दौरान पोलीमराइज़ेशन तापमान में 3 डिग्री सेल्सियस की गिरावट ने राल के पूर्ण क्रॉसलिंकिंग को रोक दिया, जिससे कंपोजिट की कठोरता 18% कम हो गई और तनाव एकाग्रता बिंदु उत्पन्न हुए।

उच्च प्रदर्शन कंपोजिट में ग्राफीन का सबक ⚙️

यह मामला दर्शाता है कि संरचनात्मक सुदृढीकरण के रूप में ग्राफीन का वादा महत्वपूर्ण रूप से इंटरफ़ेस के रसायन विज्ञान पर निर्भर करता है। अधूरा इलाज न केवल समग्र कठोरता को कम करता है, बल्कि ग्राफीन कोटिंग को एक भंगुर परत में बदल देता है जो चक्रीय भार के तहत अलग हो जाती है। प्रतिस्पर्धी नौकायन उद्योग के लिए, इसका मतलब है कि गुणवत्ता नियंत्रण प्रोटोकॉल में नैनोमीटर पैमाने पर गैर-विनाशकारी इंटरफेशियल आसंजन परीक्षण शामिल होना चाहिए। MATLAB में थकान सिमुलेशन ने विफलता बिंदु का सटीक अनुमान लगाया, यह मान्य करते हुए कि 3D विशेषज्ञता समुद्र का सामना करने से पहले इन मिश्रित सामग्रियों की अखंडता को प्रमाणित करने के लिए अंतिम उपकरण है।

अमेरिका कप में हवा के झोंके के दौरान कार्बन-ग्राफीन मेनसेल के भयावह फ्रैक्चर का कारण बनने वाला नैनोमीटर पैमाने पर विफलता तंत्र क्या था और कार्बन मैट्रिक्स में ग्राफीन शीट की व्यवस्था के डिजाइन के माध्यम से इसे कैसे रोका जा सकता है?

(पी.एस.: आणविक स्तर पर सामग्रियों की कल्पना करना आवर्धक कांच से रेत के तूफान को देखने जैसा है।)