Carbon ni muhimu kwa uhai wa viumbe vyote, kwa sababu hufanya msingi wa molekuli zote za kikaboni, na molekuli za kikaboni huunda msingi wa viumbe vyote.Ingawa hii yenyewe inavutia sana, pamoja na ukuzaji wa nyuzi za kaboni, hivi karibuni imepata matumizi mapya ya kushangaza katika anga, uhandisi wa umma na taaluma zingine.Fiber ya kaboni ni nguvu zaidi, ngumu na nyepesi kuliko chuma.Kwa hivyo, nyuzinyuzi za kaboni zimebadilisha chuma katika bidhaa za utendaji wa juu kama vile ndege, magari ya mbio na vifaa vya michezo.
Nyuzi za kaboni kawaida huunganishwa na vifaa vingine ili kuunda composites.Moja ya vifaa vyenye mchanganyiko ni plastiki iliyoimarishwa na nyuzi za kaboni (CFRP), ambayo ni maarufu kwa nguvu zake za mkazo, ugumu na uwiano wa juu wa uzani.Kwa sababu ya mahitaji ya juu ya misombo ya nyuzi za kaboni, watafiti wamefanya tafiti kadhaa ili kuboresha nguvu ya misombo ya nyuzi za kaboni, ambayo nyingi zimezingatia teknolojia maalum inayoitwa "muundo unaozingatia nyuzi", ambayo inaboresha nguvu kwa kuboresha mwelekeo wa nyuzi.
Watafiti katika Chuo Kikuu cha Tokyo cha sayansi wamepitisha mbinu ya muundo wa nyuzi za kaboni ambayo huongeza mwelekeo na unene wa nyuzi, na hivyo kuongeza nguvu ya plastiki iliyoimarishwa na nyuzi na kutoa plastiki nyepesi katika mchakato wa utengenezaji, kusaidia kutengeneza ndege na magari nyepesi.
Hata hivyo, njia ya kubuni ya uongozi wa nyuzi sio bila mapungufu.Muundo wa mwongozo wa nyuzi huongeza mwelekeo tu na huweka unene wa nyuzi, ambao huzuia utumiaji kamili wa sifa za kiufundi za CFRP.Dk ryyosuke Matsuzaki wa Chuo Kikuu cha Sayansi cha Tokyo (TUS) anaeleza kuwa utafiti wake unazingatia nyenzo zenye mchanganyiko.
Katika muktadha huu, Dk. Matsuzaki na wenzake Yuto Mori na Naoya kumekawa katika tus walipendekeza mbinu mpya ya kubuni, ambayo inaweza wakati huo huo kuboresha mwelekeo na unene wa nyuzi kulingana na nafasi yao katika muundo wa composite.Hii inawaruhusu kupunguza uzito wa CFRP bila kuathiri nguvu zake.Matokeo yao yanachapishwa katika muundo wa muundo wa jarida.
Mbinu yao ina hatua tatu: maandalizi, iteration, na marekebisho.Katika mchakato wa maandalizi, uchambuzi wa awali unafanywa kwa kutumia njia ya kipengele cha mwisho (FEM) ili kuamua idadi ya tabaka, na tathmini ya ubora wa uzito inafanywa kupitia muundo wa mwongozo wa nyuzi wa mfano wa lamination wa mstari na mfano wa mabadiliko ya unene.Mwelekeo wa nyuzi imedhamiriwa na mwelekeo wa dhiki kuu kwa njia ya kurudia, na unene huhesabiwa na nadharia ya juu ya dhiki.Hatimaye, kurekebisha mchakato wa kurekebisha uhasibu kwa ajili ya manufacturability, kwanza kujenga kumbukumbu "fiber bundle msingi" eneo ambalo linahitaji kuongezeka kwa nguvu, na kisha kuamua mwelekeo wa mwisho na unene wa mpangilio fiber kifungu, wao kueneza mfuko kwa pande zote mbili za kumbukumbu.
Wakati huo huo, njia iliyoboreshwa inaweza kupunguza uzito kwa zaidi ya 5%, na kufanya ufanisi wa uhamishaji wa mzigo kuwa juu kuliko kutumia mwelekeo wa nyuzi pekee.
Watafiti wamefurahishwa na matokeo haya na wanatarajia kutumia mbinu zao ili kupunguza zaidi uzito wa sehemu za jadi za CFRP katika siku zijazo.Dk. Matsuzaki alisema kuwa mbinu yetu ya usanifu inapita zaidi ya muundo wa jadi wa kuunda ndege na magari nyepesi, ambayo husaidia kuokoa nishati na kupunguza utoaji wa dioksidi kaboni.
Muda wa kutuma: Jul-22-2021