इंडक्शन हीटिंग फर्नेस में विस्कोस-आधारित फेल्ट

की उपयुक्तताइन्सुलेशन प्रणालियों के लिए विस्कोस-आधारित कार्बन फाइबरउच्च तापमान वाले प्रेरण हीटिंग वातावरण में यह मुख्य रूप से इसके प्रमुख गुणों के कारण होता है, जिसमें कम तापीय चालकता, उच्च तापीय स्थिरता, उत्कृष्ट थर्मल शॉक प्रतिरोध, उच्च शुद्धता और कम अशुद्धता सामग्री, और हल्के प्रसंस्करण क्षमता शामिल हैं। ये गुण इसे अत्यधिक उच्च तापमान वाले वातावरण के लिए अत्यधिक कुशल, स्वच्छ और विश्वसनीय इन्सुलेशन सामग्री बनाने के लिए मिलकर काम करते हैं, जिसमें अपूरणीय रणनीतिक मूल्य होता है, खासकर एयरोस्पेस और सेमीकंडक्टर विनिर्माण जैसे उच्च-अंत क्षेत्रों में।

I. कम तापीय चालकता

विस्कोस-आधारित की तापीय चालकताकार्बन फाइबरकमरे के तापमान पर लगभग 1.26 W/m·K है, जो धातु सामग्री (जैसे स्टेनलेस स्टील, लगभग 15 W/(m·K)) और कई सिरेमिक सामग्री की तुलना में बहुत कम है। यह विशेषता इसकी "अव्यवस्थित ग्रेफाइट संरचना" और "विकसित छिद्रपूर्ण संरचना" से उत्पन्न होती है। उच्च तापमान प्रेरण हीटिंग सिस्टम में, कम तापीय चालकता का मतलब है कि हीटिंग क्षेत्र से बाहरी वातावरण में गर्मी कम आसानी से खो जाती है, इस प्रकार कुशल इन्सुलेशन प्राप्त होता है।

विस्कोस-आधारित कार्बन फाइबर की तापीय चालकता उच्च तापमान पर भी कम रहती है। इसकी माइक्रोस्ट्रक्चर में कई नैनोस्केल और माइक्रोस्केल छिद्र होते हैं, जो 2000℃ से ऊपर के तापमान पर "कम गर्मी हस्तांतरण चैनल" बनाते हैं, जो प्रभावी रूप से गर्मी संचालन में बाधा डालते हैं। इसके साथ ही, कार्बन सामग्री जाली तरंगों के माध्यम से गर्मी स्थानांतरित करती है, जबकि विस्कोस-आधारित कार्बन फाइबर की जाली व्यवस्था अधिक अव्यवस्थित (गैर-ग्राफिटाइज्ड संरचना) होती है, जो गर्मी संचालन पथ को लंबा करती है और तापीय चालकता को और कम करती है। एकल-क्रिस्टल सिलिकॉन भट्टियों जैसे उच्च तापमान वाले उपकरणों में, विस्कोस-आधारित कार्बन फाइबर से बने इन्सुलेशन फेल्ट या हीट इन्सुलेशन बोर्ड गर्मी के नुकसान को काफी कम कर सकते हैं और ऊर्जा दक्षता में सुधार कर सकते हैं।

द्वितीय. उच्च तापमान प्रतिरोध और थर्मल स्थिरता

विस्कोस-आधारित कार्बन फाइबर निष्क्रिय या वैक्यूम वातावरण में "2800 ℃ से ऊपर" तक स्थिर रूप से काम कर सकते हैं, जिससे वे इंडक्शन हीटिंग सिस्टम में उच्च तापमान वाले क्षेत्रों के लिए एक आदर्श इन्सुलेशन सामग्री बन जाते हैं। 2000℃ से ऊपर के अत्यधिक तापमान पर, अधिकांश सामग्रियां महत्वपूर्ण भौतिक-रासायनिक परिवर्तनों से गुजरती हैं, जबकि विस्कोस-आधारित कार्बन फाइबर अपनी मूल संरचना और गुणों को बनाए रखते हैं।

विस्कोस-आधारित कार्बन फाइबर की उच्च तापीय स्थिरता उनके "मुश्किल-से-ग्रेफाइटाइज़" गुणों से उत्पन्न होती है। पैन-आधारित या पिच-आधारित कार्बन फाइबर की तुलना में, विस्कोस-आधारित कार्बन फाइबर में उच्च तापमान पर उच्च क्रम वाली ग्रेफाइट संरचना बनाने की संभावना कम होती है। हालाँकि, इसका मतलब यह भी है कि उच्च तापमान पर उनमें कठोर संरचनात्मक चरण परिवर्तन की संभावना कम होती है। प्रयोगों से पता चलता है कि 2200℃ पर उपचारित विस्कोस-आधारित कार्बन फाइबर अभी भी केवल 1.39 ग्राम/सेमी³ के घनत्व और 98.5% से अधिक की कार्बन सामग्री के साथ एक गैर-ग्राफिटाइज्ड संरचना बनाए रखता है। यह स्थिर कार्बन संरचना उन्हें उच्च तापमान पर पिघलने या विघटित होने से रोकती है, जिससे उन्हें लंबे समय तक अपने थर्मल इन्सुलेशन गुणों को बनाए रखने की अनुमति मिलती है।

यह ध्यान देने योग्य है कि विस्कोस-आधारित कार्बन फाइबर ऑक्सीकरण वाले वातावरण में ऑक्सीकरण के लिए प्रवण होते हैं (400 ℃ से ऊपर काफी तेज)। हालाँकि, इंडक्शन हीटिंग सिस्टम में, एक सुरक्षात्मक वातावरण (जैसे आर्गन या नाइट्रोजन) या वैक्यूम चैंबर का उपयोग प्रभावी ढंग से इस ऑक्सीकरण समस्या से बचाता है, उनके उच्च तापमान प्रतिरोध का पूरी तरह से लाभ उठाता है।

तृतीय. उत्कृष्ट थर्मल शॉक प्रतिरोध

इंडक्शन हीटिंग सिस्टम को आमतौर पर बार-बार स्टार्ट-अप और शटडाउन की आवश्यकता होती है, जिससे तापमान में भारी बदलाव होता है। टूटने पर उच्च बढ़ाव (>2%) और विस्कोस-आधारित कार्बन फाइबर का कम घनत्व (1.39-1.7 ग्राम/सेमी³) उन्हें उत्कृष्ट थर्मल शॉक प्रतिरोध प्रदान करता है, जिससे वे आसानी से टूटने के बिना तेजी से तापमान में उतार-चढ़ाव का सामना करने में सक्षम होते हैं।

थर्मल शॉक प्रतिरोध से तात्पर्य किसी सामग्री की भारी तापमान परिवर्तन के तहत टूटने का विरोध करने की क्षमता से है। विस्कोस-आधारित कार्बन फाइबर का सकारात्मक रैखिक विस्तार गुणांक (2.184 × 10⁻⁶/K 800℃ पर) हीटिंग के दौरान उनके विस्तार व्यवहार और राल मैट्रिक्स के बीच उच्च स्तर का मिलान सुनिश्चित करता है, जिससे थर्मल तनाव एकाग्रता में काफी कमी आती है। इसके अलावा, उनकी लचीली संरचना और टूटने पर उच्च बढ़ाव लचीले विरूपण के माध्यम से थर्मल शॉक ऊर्जा के अवशोषण की अनुमति देता है, जिससे थर्मल तनाव के कारण होने वाली दरार को रोका जा सकता है।

2डी-सी/सी कंपोजिट के अध्ययन में, यह पाया गया कि 800 ℃ पर विस्कोस-आधारित कार्बन फाइबर का मुक्त थर्मल तनाव पैन-आधारित प्रबलित सामग्रियों का 1/8 है, और कार्बोनाइजेशन के दौरान सिम्युलेटेड थर्मल तनाव पैन-आधारित प्रबलित सामग्रियों का 1/60 है। थर्मल तनाव का यह बेहद निम्न स्तर इंडक्शन हीटिंग सिस्टम में लगातार तापमान परिवर्तन के तहत उत्कृष्ट स्थिरता प्रदान करता है, जिससे इन्सुलेशन सिस्टम की सेवा जीवन में काफी वृद्धि होती है।

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