مادة متقدمة رائدة في القرن الحادي والعشرين: ألياف الكربون

الألياف الكربونية، وهي مادة عالية الأداء تحتوي على أكثر من 90٪ من الكربون، تُنتج من خلال تحلل الألياف العضوية إلى بنية هيكلية كربونية تحت درجات حرارة عالية. وتتميز بخصائص المواد الكربونية المتأصلة مع الحفاظ في الوقت نفسه على مرونة وقابلية الألياف النسيجية للتشكيل. وبالتالي، تُستخدم على نطاق واسع في شفرات توربينات الرياح، والفضاء الجوي، والرياضة والترفيه، وأوعية الضغط، والمركبات المركبة كربون-كربون، والبنية التحتية للنقل. وتشكل مادة استراتيجية لا غنى عنها لتنمية الاقتصاد الوطني.

التصنيف

1. حسب المادة الخام

تُصنف ألياف الكربون إلى ثلاث أنظمة رئيسية للمواد الأولية: مصنوعة من البولي أكريلونيتريل، ومصنوعة من القطران، ومصنوعة من اللباد. من بين هذه الأنظمة، تتمتع ألياف الكربون المصنوعة من القطران واللباد بتطبيقات وحجم إنتاج محدود نسبيًا. أما ألياف الكربون المصنوعة من البولي أكريلونيتريل، فهي تمتلك خصائص هيكلية ووظيفية متفوقة، مما يجعلها النوع السائد في تطوير وتطبيق ألياف الكربون، حيث تمثل أكثر من 90٪ من الإنتاج العالمي.

2. حسب كمية الليف

يمكن تصنيف ألياف الكربون إلى ألياف صغيرة الحجم أو كبيرة الحجم بناءً على كمية الألياف. تشير ألياف الكربون صغيرة الحجم إلى تلك التي تقل كميتها عن 24 ألف خيط (أقل من 24K)، وكانت في البداية تشمل 1K و3K و6K، ثم تطورت تدريجيًا إلى 12K و24K. وتتميز هذه الألياف بخصائص ميكانيكية استثنائية، حيث تتراوح قوة الشد لديها بين 3500 و7000 ميجا باسكال، ومعامل المرونة بين 230 و680 جيجا باسكال. وتُستخدم هذه الألياف بشكل رئيسي في القطاعات التكنولوجية العالية مثل الدفاع والطيران والفضاء والتطبيقات العسكرية، وكذلك في مجالات الرياضة والترفيه. ومن الأمثلة عليها الطائرات، الصواريخ، القذائف، الأقمار الصناعية، أدوات صيد الأسماك، عصي الغولف، ومضارب التنس.

تشير ألياف الكربون الكبيرة عادةً إلى تلك التي يتجاوز عدد خيوطها 48K، بما في ذلك الأنواع 48K و60K و80K. وتتراوح قوة الشد لديها بين 3500 و5000 ميجا باسكال، ومعامل المرونة بين 230 و290 جيجا باسكال. وتشمل التطبيقات الرئيسية التصنيع الآلي، شفرات توربينات الرياح، البناء الموفر للطاقة، النسيج، المعدات الطبية والصحية، الأنظمة الكهروميكانيكية، الهندسة المدنية، وبني التحتية للنقل.

تقدم ألياف الكربون الصغيرة أداءً متفوقًا ولكنها تتطلب أسعارًا أعلى، في حين تتميز الأنواع الكبيرة بانخفاض نسبي في الأداء لكن بتكلفة أقل. تتمثل الميزة الأساسية للألياف الكبيرة مقارنةً بالألياف الصغيرة في زيادة كبيرة في سعة الإنتاج لخط واحد تحت ظروف تصنيع مماثلة، وبالتالي تحقيق إنتاج اقتصادي من حيث التكلفة. علاوةً على ذلك، فإنها تُظهر كفاءة أعلى في عملية التراكب أثناء تصنيع المواد المركبة، مما قد يقلل من تكاليف الإنتاج بأكثر من 30٪.

3. حسب الخواص الميكانيكية

قوة الشد ومعامل الشد هما المؤشّران الأكثر أهمية لتقييم أداء ألياف الكربون. وعادةً ما تشير قوة الشد إلى أقصى إجهاد يمكن أن يتحمله مادة قبل أن تنكسر، في حين يمثل معامل الشد نسبة الإجهاد إلى الانفعال أثناء التشوه المرن، مما يعكس صلابة المادة. الألياف الكربونية تنقسم إلى سلسلتين: سلسلة T (ألياف كربون عالية القوة) وسلسلة M (عالية المعامل الألياف الكربونية ). تُستخدم ألياف الكربون من السلسلة T على نطاق أوسع في السوق، وتشمل درجات مثل T300 وT400 وT700 وT800 وT1100.

يمكن لشركة RDS Composite توفير منتجات ألياف الكربون وفقًا لمتطلبات العملاء. يتم إدارة منتجاتنا بعناية بدءًا من توريد المواد الخام وحتى كامل عملية الإنتاج لضمان مطابقتها للمعايير الدولية. ونحن ملتزمون بتزويدكم بمنتجات ذات جودة موثوقة وخدمات تسليم في الوقت المناسب.