فهم ألياف الكربون

فهم ألياف الكربون

ألياف الكربون (مختصرة باسم CF) هي ألياف غير عضوية عالية الأداء تنتج عن طريق تحلل الألياف العضوية وتكربونها في ظروف درجة حرارة عالية ، مع محتوى الكربون يزيد عن 90٪.يفتخر ألياف الكربون بخصائص ممتازة مثل القوة العالية والمعيار العالي وانخفاض الكثافة ومقاومة التآكل ومقاومة درجات الحرارة العالية ومقاومة الاحتكاك.إنه منتج نجم في علوم المواد اليوم ويستخدم على نطاق واسع في مجال الطيران، النقل السكك الحديدية، بناء السفن، الطاقة الجديدة، ومجالات أخرى.

I. أنواع وصناعة ألياف الكربون
يتم تصنيف ألياف الكربون بشكل رئيسي إلى ثلاث فئات بناءً على موادها الخام: ألياف الكربون القائمة على البوليا أكريلونيتريل (PAN) ، وألياف الكربون القائمة على الطحالب ، وألياف الكربون القائمة على الفيسكوز. من بينها ،الألياف الكربونية القائمة على PAN لديها صعوبة عملية منخفضة نسبياً، جودة المنتج النهائي الممتازة، والخصائص الميكانيكية المتفوقة. وهو حاليا أكثر أنواع ألياف الكربون استخدامًا وإنتاجًا ، حيث يشغل أكثر من 90٪ من حصة السوق.

تتضمن عملية تحضير ألياف الكربون خطوات مثل استقرار الألياف العضوية (على درجة حرارة 200-400 درجة مئوية) ، وتكربونها (على درجة حرارة 400-1400 درجة مئوية) ، وجرافيتيزتها (على درجة حرارة 1800 درجة مئوية). بالإضافة إلى ذلك ،نمو مرحلة البخار هو طريقة أخرى لإعداد ألياف الكربونمن خلال تفاعل خليط من الميثان والهيدروجين في وجود محفز في درجة حرارة عالية تبلغ 1000 درجة مئوية ، يمكن الحصول على ألياف الكربون المقطعة المتقطعة.

II. خصائص ألياف الكربون
الألياف الكربونية لديها أعلى قوة محددة وحدة محددة بين الألياف عالية الأداء حاليا في الإنتاج الضخم. كثافتها أقل من ربع الفولاذ،لكن قوتها تتراوح بين 7 و 9 مرات عن الصلبيظهر ألياف الكربون أيضًا مقاومة ممتازة للتآكل ، ومقاومة درجات الحرارة العالية ، ومقاومة الاحتكاك ، ومقاومة التعب. بالإضافة إلى ذلك ، لديها خصائص جيدة لتخفيف الاهتزاز ،الموصلات الكهربائية والحراريةمعدل التوسع المنخفض للرطوبة وسرعة اختراق الأشعة السينية عالية تجعله لا غنى عنه في بعض المجالات الخاصة.

تطبيقات ألياف الكربون
ألياف الكربون لديها مجموعة واسعة من التطبيقات ويمكن تقسيمها إلى فئات الدرجة الفضائية والصناعية بناءً على استخدامها ، وغالباً ما يشار إليها باسم السحب الصغير والسحب الكبير.يستخدم ألياف الكربون ذات الجودة الجوية بشكل رئيسي في صناعة الدفاع والسلع الرياضية، مثل الطائرات والصواريخ والصواريخ والأقمار الصناعية وأعواد الصيد وألواح الغولف ومضاربات التنس وما إلى ذلك. يستخدم ألياف الكربون الصناعية في المنسوجات والطب والصحة،الهندسة الكهروميكانيكيةوالهندسة المدنية والنقل والطاقة والصناعات المدنية الأخرى.

تحديدا، يستخدم ألياف الكربون في صناعة الطيران والفضاء لتصنيع المكونات الهيكلية للطائرات، وأجزاء الأقمار الصناعية، وغلاف الصواريخ لتقليل الوزن وتحسين كفاءة الطيران.في قطاع السيارات ذات الطاقة الجديدة، يستخدم ألياف الكربون لصنع أغطية البطارية، والمكونات الهيكلية لهيكل السيارة، وآليات القيادة لتعزيز كفاءة طاقة المركبات وسلامتها.الألياف الكربونية تستخدم في تصنيع شفرات توربينات الرياح، مما يجعلها أخف وزناً وأقوى وأكثر صلابة.

IV - تطوير صناعة ألياف الكربون
اليابان تقود في تطوير صناعة ألياف الكربوناخترع العلماء اليابانيون ألياف الكربون القائمة على PAN و القائمة على الطحالب و تحسنوا باستمرار خصائصها وتطبيقاتها من خلال التصنيع والابتكار التكنولوجيحاليا، شركات مثل توراي، تيجين، وميتسوبيشي كيميائية في اليابان هي اللاعبين الرائدين في صناعة الألياف الكربونية العالمية.

على الرغم من أن صناعة الألياف الكربونية في الصين بدأت متأخرة ، إلا أنها تطورت بسرعة في السنوات الأخيرة ، مع زيادة الطلب السوق بسرعة.صناعة الألياف الكربونية في الصين لا تزال تواجه فجوات كبيرة في القدرة الإنتاجية والتكنولوجيا مقارنة بالمستويات المتقدمة الدولية، مع اختناقات ونقص في أجزاء الشبكة الصناعية الصاعدة والمنخفضة. لتعزيز تطوير صناعة ألياف الكربون،الحكومة الصينية زادت دعمها لهاتشجيع الشركات على تعزيز البحث والتطوير المستقلين وبناء العلامة التجارية لتحسين جودة المنتجات والتكنولوجيا.

الخلاصة
كمواد عالية الأداء، ألياف الكربون تلعب دوراً حاسماً في مجال الطيران والفضاء، وسيارات الطاقة الجديدة، وطاقة الرياح، ومجالات أخرى.مجالات تطبيق ألياف الكربون سوف تتوسع أكثريجب على صناعة الألياف الكربونية في الصين تعزيز التعاون الدولي، وتقديم تكنولوجيا ممتازة والمهارات،وتحسين جودة المنتجات والتكنولوجيا لتحقيق الترقية الصناعية والتنمية المستدامةفي المستقبل، ستظهر ألياف الكربون مزاياها الفريدة وقيمتها في مجالات أكثر.