Answer

Solution

UPSC Prelims

Science Tech Internal Security / विज्ञान एवं प्रौद्योगिकी तथा आंतरिक सुरक्षा

Theme:

Space Technology (Including Aerospace)

Q 2023, Space Technology (Including Aerospace)

Consider the following statements: 1. Carbon fibres are used in the manufacture of components used in automobiles and aircrafts. 2. Carbon fibres once used cannot be recycled. Which of the statements given above is/are correct?

निम्नलिखित कथनों पर विचार कीजिए :1. ऑटोमोबाइल और एयरक्राफ्ट में प्रयुक्त होने वाले अवयवों के विनिर्माण में कार्बन तंतुओं का इस्तेमाल होता है।2. कार्बन तंतु एक बार प्रयुक्त होने पर पुनर्चक्रित नहीं किए जा सकते।उपर्युक्त कथनों में से कौन-सा/से सही है/हैं?

Carbon fibres

Carbon Fiber is a polymer and is also known as graphite fiber. It is five-times stronger than steel and twice as stiff. Though carbon fiber is stronger and stiffer than steel, it is lighter than steel; making it the ideal manufacturing material for many parts.

Definition of carbon fibers: fibers with a carbon content of 90% or above.

Composition of carbon fibers: long, thin strands of carbon bonded together.

Manufacturing process: heating a carbon-containing material to a high temperature in an inert atmosphere, causing carbon atoms to bond and form strands, which are then twisted into yarn.

Advantages: high stiffness, high tensile strength, high strength to weight ratio, high chemical resistance, high-temperature tolerance, and low thermal expansion. These properties have made carbon fiber very popular in aerospace, civil engineering, military, motorsports, and other competition sports.

Uses of carbon fibers: can be woven into fabric or mats, which can be impregnated with resin to form a composite material.

Properties of carbon fibers: strong, lightweight, corrosion-resistant, good electrical conductivity.

Applications of carbon fibers: aircraft manufacturing, automobiles, racing car bodies, golf club shafts, bicycle frames, fishing rods, sailboat masts etc.

Carbon fibers are usually combined with other materials to form a composite material. For example, when permeated with a plastic resin and baked, it forms carbon-fiber-reinforced polymer.

<ul><li> 
Carbon Fiber is a
polymer and is also known as graphite fiber. It is five-times stronger than
steel and twice as stiff. Though carbon fiber is stronger and stiffer than
steel, it is lighter than steel; making it the ideal manufacturing material for
many parts.</li></ul>

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Definition of
carbon fibers: fibers with a carbon
content of 90% or above.</li></ul>

<ul><li> 
Composition of
carbon fibers: long, thin strands of
carbon bonded together.</li></ul>

<ul><li> 
Manufacturing
process: heating a
carbon-containing material to a high temperature in an inert atmosphere,
causing carbon atoms to bond and form strands, which are then twisted into
yarn.</li></ul>

<ul><li> 
Advantages: high stiffness, high tensile strength, high strength to
weight ratio, high chemical resistance, high-temperature tolerance, and low
thermal expansion. These properties have made carbon fiber very popular in
aerospace, civil engineering, military, motorsports, and other competition
sports.</li></ul>

<ul><li> 
Uses of carbon
fibers: can be woven into fabric or mats,
which can be impregnated with resin to form a composite material.</li></ul>

<ul><li> 
Properties of
carbon fibers: strong, lightweight,
corrosion-resistant, good electrical conductivity.</li></ul>

<ul><li> 
Applications of
carbon fibers: aircraft manufacturing,
automobiles, racing car bodies, golf club shafts, bicycle frames, fishing rods,
sailboat masts etc.</li></ul>

<ul><li> 
Carbon fibers are
usually combined with other materials to form a composite material. For
example, when permeated with a plastic resin and baked, it forms
carbon-fiber-reinforced polymer.</li></ul>

कार्बन फाइबर्स

कार्बन फाइबर (Carbon Fiber) एक पॉलिमर है और इसे ग्रेफाइट फाइबर (graphite fiber) के नाम से भी जाना जाता है। यह स्टील से पांच गुना मजबूत और दो गुना कठोर होता है। हालांकि कार्बन फाइबर स्टील से मजबूत और कठोर है, यह स्टील से हल्का होता है; जिससे यह कई भागों के लिए आदर्श निर्माण सामग्री बनता है।

कार्बन फाइबर की परिभाषा: ऐसे फाइबर जिनमें 90% या उससे अधिक कार्बन सामग्री होती है।

कार्बन फाइबर की संरचना: लंबे, पतले कार्बन के धागे जो एक साथ बंधे होते हैं।

निर्माण प्रक्रिया: एक कार्बन युक्त सामग्री को एक निष्क्रिय वातावरण में उच्च तापमान पर गर्म करना, जिससे कार्बन परमाणु बंध जाते हैं और धागे बनाते हैं, जिन्हें फिर यार्न में मोड़ा जाता है।

फायदे: उच्च कठोरता, उच्च तन्यता शक्ति, उच्च शक्ति से वजन अनुपात, उच्च रासायनिक प्रतिरोध, उच्च तापमान सहनशीलता, और कम थर्मल विस्तार। इन गुणों ने कार्बन फाइबर को एयरोस्पेस, सिविल इंजीनियरिंग, सैन्य, मोटरस्पोर्ट्स, और अन्य प्रतियोगिता खेलों में बहुत लोकप्रिय बना दिया है।

कार्बन फाइबर के उपयोग: इसे कपड़े या मैट में बुना जा सकता है, जिसे रेजिन के साथ भिगोकर एक मिश्रित सामग्री बनाई जा सकती है।

कार्बन फाइबर के गुण: मजबूत, हल्का, संक्षारण-प्रतिरोधी, अच्छी विद्युत चालकता।

कार्बन फाइबर के अनुप्रयोग: विमान निर्माण, ऑटोमोबाइल, रेसिंग कार बॉडी, गोल्फ क्लब शाफ्ट, साइकिल फ्रेम, मछली पकड़ने की छड़ें, सेलबोट मस्त आदि।

कार्बन फाइबर को आमतौर पर अन्य सामग्रियों के साथ मिलाकर एक मिश्रित सामग्री बनाई जाती है। उदाहरण के लिए, जब इसे प्लास्टिक रेजिन के साथ भिगोकर बेक किया जाता है, तो यह कार्बन-फाइबर-प्रबलित पॉलिमर (carbon-fiber-reinforced polymer) बनता है।

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कार्बन फाइबर (Carbon Fiber) एक
पॉलिमर है और इसे ग्रेफाइट फाइबर (graphite fiber) के नाम से भी जाना जाता है। यह स्टील से पांच गुना मजबूत और दो गुना कठोर होता है। हालांकि कार्बन फाइबर स्टील से मजबूत और कठोर है, यह स्टील से हल्का होता है; जिससे यह कई भागों के लिए आदर्श निर्माण सामग्री बनता है।</li></ul>

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कार्बन फाइबर की परिभाषा: ऐसे फाइबर जिनमें 90% या उससे अधिक कार्बन सामग्री होती है।</li></ul>

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कार्बन फाइबर की संरचना: लंबे, पतले कार्बन के धागे जो एक साथ बंधे होते हैं।</li></ul>

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निर्माण प्रक्रिया: एक कार्बन युक्त सामग्री को एक निष्क्रिय वातावरण में उच्च तापमान पर गर्म करना, जिससे कार्बन परमाणु बंध जाते हैं और धागे बनाते हैं, जिन्हें फिर यार्न में मोड़ा जाता है।</li></ul>

<ul><li> 
फायदे: उच्च कठोरता, उच्च तन्यता शक्ति, उच्च शक्ति से वजन अनुपात, उच्च रासायनिक प्रतिरोध, उच्च तापमान सहनशीलता, और कम थर्मल विस्तार। इन गुणों ने कार्बन फाइबर को एयरोस्पेस, सिविल इंजीनियरिंग, सैन्य, मोटरस्पोर्ट्स, और अन्य प्रतियोगिता खेलों में बहुत लोकप्रिय बना दिया है।</li></ul>

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कार्बन फाइबर के उपयोग: इसे कपड़े या मैट में बुना जा सकता है, जिसे रेजिन के साथ भिगोकर एक मिश्रित सामग्री बनाई जा सकती है।</li></ul>

<ul><li> 
कार्बन फाइबर के गुण: मजबूत, हल्का, संक्षारण-प्रतिरोधी, अच्छी विद्युत चालकता।</li></ul>

<ul><li> 
कार्बन फाइबर के अनुप्रयोग: विमान निर्माण, ऑटोमोबाइल, रेसिंग कार बॉडी, गोल्फ क्लब शाफ्ट, साइकिल फ्रेम, मछली पकड़ने की छड़ें, सेलबोट मस्त आदि।</li></ul>

<ul><li> 
कार्बन फाइबर को आमतौर पर अन्य सामग्रियों के साथ मिलाकर एक मिश्रित सामग्री बनाई जाती है। उदाहरण के लिए, जब इसे प्लास्टिक रेजिन के साथ भिगोकर बेक किया जाता है, तो यह कार्बन-फाइबर-प्रबलित पॉलिमर (carbon-fiber-reinforced polymer) बनता है।</li></ul>

Recycling methods for carbon fiber waste

Recycling methods for carbon fiber waste: virgin carbon fiber offcuts, carbon fiber-reinforced composites (CFRC), chemical reactions, size-reduction methods using high-voltage, electrohydraulic, and electrodynamic fragmentation.

Carbon fibers are not biodegradable: difficult to recycle and repurpose, cannot be melted down to make new products.

Carbon fibers can be recycled, but the process is more complex compared to recycling materials like aluminum or paper.

कार्बन फाइबर कचरे के लिए रीसाइक्लिंग विधियाँ

कार्बन फाइबर कचरे के लिए पुनर्चक्रण विधियाँ: वर्जिन कार्बन फाइबर ऑफकट्स (virgin carbon fiber offcuts), कार्बन फाइबर-प्रबलित समग्र (carbon fiber-reinforced composites - CFRC), रासायनिक प्रतिक्रियाएँ, उच्च-वोल्टेज, इलेक्ट्रोहाइड्रोलिक (electrohydraulic), और इलेक्ट्रोडायनामिक विखंडन (electrodynamic fragmentation) का उपयोग करके आकार-घटाव विधियाँ।

कार्बन फाइबर बायोडिग्रेडेबल नहीं होते: पुनर्चक्रण और पुनः उपयोग करना कठिन, नए उत्पाद बनाने के लिए पिघलाया नहीं जा सकता।

कार्बन फाइबर को पुनर्चक्रित किया जा सकता है, लेकिन प्रक्रिया एल्यूमीनियम या कागज जैसी सामग्रियों के पुनर्चक्रण की तुलना में अधिक जटिल है।

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Q 2023, Space Technology (Including Aerospace)

Consider the following statements: 1. Carbon fibres are used in the manufacture of components used in automobiles and aircrafts. 2. Carbon fibres once used cannot be recycled. Which of the statements given above is/are correct?

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Carbon fibres

कार्बन फाइबर्स

Recycling methods for carbon fiber waste

कार्बन फाइबर कचरे के लिए रीसाइक्लिंग विधियाँ

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Q 2023, Space Technology (Including Aerospace)

Consider the following statements: 1. Carbon fibres are used in the manufacture of components used in automobiles and aircrafts. 2. Carbon fibres once used cannot be recycled. Which of the statements given above is/are correct?

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Carbon fibres

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कार्बन फाइबर कचरे के लिए रीसाइक्लिंग विधियाँ

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