सार:
लंबे समय से, आधुनिक विमान केबिनों में हल्के वजन, उच्च शक्ति और आग प्रतिरोध जैसी कठोर आवश्यकताओं को पूरा करने के लिए बड़े पैमाने पर मिश्रित सामग्री का उपयोग किया जाता है। हालाँकि, इन सामग्रियों को उनके सेवा जीवन के अंत में रीसायकल करना अक्सर मुश्किल होता है और लैंडफिल या भस्मीकरण में समाप्त हो जाता है। अब, स्विस शोधकर्ताओं ने एक नई एपॉक्सी राल मिश्रित सामग्री विकसित की है जिससे इस स्थिति को बदलने और विमानन उद्योग और यहां तक कि रेल परिवहन उद्योग के लिए अधिक टिकाऊ समाधान लाने की उम्मीद है।
यह शोध स्विस फेडरल लेबोरेटरी फॉर मैटेरियल्स साइंस एंड टेक्नोलॉजी (एम्पा) द्वारा विशेष रसायन कंपनी एलान्टास के साथ साझेदारी में किया गया था। अनुसंधान दल ने सफलतापूर्वक एक नई मिश्रित सामग्री प्रणाली विकसित की जो ज्वाला मंदक और पुनर्चक्रण योग्य दोनों है। इसकी मुख्य सफलता पारंपरिक एपॉक्सी राल के सुधार में निहित है।
आधुनिक इंजीनियरिंग कंपोजिट में एपॉक्सी रेजिन का व्यापक रूप से उपयोग किया जाता है क्योंकि इसकी विभिन्न सामग्रियों को मजबूती से जोड़कर एक समग्र संरचना बनाने की क्षमता होती है जो हल्की और उच्च शक्ति दोनों होती है। हालाँकि, यह लाभ एक ऐसी समस्या भी लाता है जिसने उद्योग को लंबे समय से परेशान कर रखा है। पारंपरिक एपॉक्सी राल एक थर्मोसेटिंग प्लास्टिक है जो इलाज की प्रक्रिया के दौरान एक स्थिर और स्थायी आणविक क्रॉस-लिंक्ड संरचना बनाता है, जिससे सामग्री को उत्कृष्ट यांत्रिक गुण, गर्मी प्रतिरोध और आयामी स्थिरता मिलती है। लेकिन साथ ही, यह संरचना सामग्री को दोबारा अलग करना भी मुश्किल बना देती है, जिससे मिश्रित सामग्री का प्रभावी पुनर्चक्रण लगभग असंभव हो जाता है।
शोधकर्ताओं द्वारा विकसित फॉस्फोरस युक्त योजक उसमें परिवर्तन करता है। निर्माण प्रक्रिया के दौरान जब एडिटिव को एपॉक्सी रेजिन के साथ मिलाया जाता है, तो यह न केवल सामग्री को ज्वाला-मंदक गुण देता है, बल्कि ठीक की गई सामग्री को नरम करने और कुछ शर्तों के तहत अलग करने की भी अनुमति देता है, जिससे रीसाइक्लिंग संभव हो जाती है।
शोध टीम ने इस बार विमान और ट्रेनों के अंदर व्यापक रूप से उपयोग की जाने वाली "सैंडविच हनीकॉम्ब" संरचनात्मक मिश्रित सामग्री पर ध्यान केंद्रित किया। इस प्रकार की सामग्री में आमतौर पर एक हल्का अरिमिड हनीकॉम्ब कोर होता है, जो बाहर की तरफ फाइबरग्लास या कार्बन फाइबर कपड़े की परत से ढका होता है, और फिर विभिन्न हिस्सों को एपॉक्सी राल के साथ मजबूती से जोड़ा जाता है। इसकी उच्च शक्ति, हल्के वजन और उत्कृष्ट अग्नि प्रतिरोध के कारण, इसका व्यापक रूप से विमान केबिन फर्श, ट्रेन के अंदरूनी हिस्से और अन्य परिवहन उपकरणों की आंतरिक संरचनाओं में उपयोग किया जाता है।
एम्पा एडवांस्ड फाइबर लेबोरेटरी के शोधकर्ता सब्यसाची गण ने कहा कि इंजीनियरिंग के क्षेत्र में, एक ही सामग्री में हल्के वजन, यांत्रिक शक्ति, अग्नि प्रतिरोध और स्थिरता पर ध्यान केंद्रित करना एक बड़ी चुनौती है। कई मामलों में, जब कोई सामग्री एक संपत्ति हासिल करती है, तो वह अक्सर दूसरों का त्याग कर देती है।
स्विस इनोवेशन एजेंसी द्वारा समर्थित एक परियोजना के ढांचे में, अनुसंधान टीम और एलान्टास ने संपूर्ण समग्र संरचना की रीसाइक्लिंग प्रक्रिया का सत्यापन किया। नतीजे बताते हैं कि मिश्रित सामग्री को केवल उपयुक्त सॉल्वैंट्स और मध्यम गर्मी का उपयोग करके अपने मूल घटकों में अलग किया जा सकता है, जिससे अरिमिड हनीकॉम्ब संरचना और ग्लास फाइबर या कार्बन फाइबर परतों को सफलतापूर्वक पुनर्प्राप्त किया जा सकता है।
इस उपलब्धि का बड़ा व्यावहारिक महत्व है. चाहे वह अरिमिड हनीकॉम्ब सामग्री हो या कार्बन फाइबर, विनिर्माण प्रक्रिया के लिए उच्च लागत और बड़े ऊर्जा इनपुट की आवश्यकता होती है। यदि इन उच्च-मूल्य वाली सामग्रियों को उत्पाद के बंद होने के बाद पुन: उपयोग किया जा सकता है, तो यह न केवल अपशिष्ट उत्पादन को कम करेगा, बल्कि समग्र जीवन चक्र लागत को कम करने में भी मदद करेगा।
शोधकर्ताओं ने कहा कि सैद्धांतिक रूप से, अलग किए गए एपॉक्सी राल को भविष्य में और अधिक पुनर्नवीनीकरण किए जाने की उम्मीद है, लेकिन संबंधित तकनीक को अभी भी गहन शोध और सत्यापन की आवश्यकता है।
प्रदर्शन परीक्षणों से पता चलता है कि नई मिश्रित सामग्री प्रासंगिक अग्नि सुरक्षा मानकों तक पहुंच गई है, और इसके यांत्रिक गुण पारंपरिक एपॉक्सी राल मिश्रित सामग्री के करीब हैं। इसका मतलब यह है कि नए समाधानों में सुरक्षा या संरचनात्मक ताकत का त्याग किए बिना पुन: प्रयोज्य डिजाइन लक्ष्यों को प्राप्त करने की क्षमता है।
वर्तमान में, अनुसंधान टीम औद्योगिक सत्यापन कार्य को बढ़ावा देने के लिए एलान्टास के साथ काम कर रही है, जिससे उत्पादन और रीसाइक्लिंग प्रक्रिया को व्यावसायिक अनुप्रयोग पैमाने पर विस्तारित करने की उम्मीद है। विमानन और रेल उद्योगों के अलावा, शोधकर्ता ऊर्जा बुनियादी ढांचे और निर्माण में उपयोग के लिए इसकी क्षमता का भी मूल्यांकन कर रहे हैं।
चूंकि विमानन उद्योग, रेल पारगमन उद्योग और विभिन्न उच्च-स्तरीय विनिर्माण क्षेत्र तेजी से कठोर पर्यावरणीय आवश्यकताओं का सामना कर रहे हैं, इसलिए माना जाता है कि इस तकनीक से "एक बार विनिर्माण और अंतिम स्क्रैप" के पारंपरिक मॉडल से पुनर्चक्रण के एक नए चरण में मिश्रित सामग्रियों के संक्रमण को बढ़ावा मिलेगा। भविष्य के विमान केबिनों के लिए, "हल्के, ज्वाला मंदक, सुरक्षित और पुन: प्रयोज्य" अब परस्पर विरोधी लक्ष्य नहीं हो सकते हैं, लेकिन एक ही समय में हासिल किए जा सकते हैं।
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