ما هي ألياف الكربون؟

تعتبر ألياف الكربون (المعروفة أيضًا باسم ألياف الكربون) واحدة من أقوى وأخف المواد المتوفرة في السوق اليوم. تعتبر مركبات ألياف الكربون أقوى بخمس مرات ووزنها يعادل ثلث وزن الفولاذ، وتستخدم بشكل شائع في مجال الطيران والروبوتات والسباقات والتطبيقات الصناعية المختلفة.

 

قماش
تبدأ ألياف الكربون على شكل خيوط رفيعة جدًا من الألياف، أرق من شعرة الإنسان. يتم لف هذه الخيوط معًا مثل الخيوط (وتسمى السحب) ويتم نسجها في أقمشة من ألياف الكربون، وهي متوفرة عادةً بأوزان 3 كيلو و6 كيلو و12 كيلو. يحتوي القماش 3k على 3,000 خيوط من الكربون لكل سحبة، بينما يحتوي القماش الأثقل 6k على 6,000 خيوط من الكربون لكل سحب.

القماش متوفر في مجموعة متنوعة من النسج بخصائص قوة مختلفة. الأكثر شيوعاً هي نسج عادي، نسج هيدل، نسج نسيج قطني طويل ونسج أحادي الاتجاه.

التضفير أمر بالغ الأهمية لسببين: المظهر والوظيفة. يبدو كل نسيج مختلفًا تمامًا، وفي بعض الأحيان يفضل الناس مظهر نسيج معين لتطبيق معين. يؤثر النسيج أيضًا على قوة المنتج.

ينتج النسيج أحادي الاتجاه صفائح قوية جدًا في اتجاه الألياف ولكنها ضعيفة في الاتجاه المعاكس. من ناحية أخرى، تتمتع الأقمشة العادية والتويل بقوة أكثر اتساقًا لأنها تكون أقوى عند النقاط التي تتقاطع فيها الألياف في أي من الاتجاهين.

المواد المركبة
ولتصنيع الألواح، والمعروفة أيضًا باسم المواد المركبة، يتم غمس نسيج ألياف الكربون أو غرسه في راتنجات الإيبوكسي وتسخينه في درجات حرارة عالية. يتم تصنيع القوالب عن طريق وضع قطع من القماش على قالب، وتشبعها بالراتنج، ثم تسخينها حتى يخترق الراتنج جميع الطبقات.

مزايا ألياف الكربون
تبرز مركبات ألياف الكربون لعدة أسباب. هنا بعض:

خفيفة الوزن - إنها مادة منخفضة الكثافة ذات قوة عالية جدًا بالنسبة لنسبة الوزن
قوة شد عالية - تعتبر ألياف الكربون واحدة من أقوى قوة الشد لجميع ألياف التسليح المتوفرة تجاريًا، ومن الصعب تمديدها أو ثنيها بسبب قوة الشد القصوى التي تتمتع بها
التمدد الحراري المنخفض - يتمدد أو ينكمش بشكل أقل بكثير في الظروف الساخنة أو الباردة مقارنة بمواد مثل الفولاذ والألمنيوم
متانة ممتازة - مع
تتميز ألياف الكربون بخصائص إجهاد فائقة مقارنة بالمعادن، مما يعني أن الأجزاء المصنوعة من ألياف الكربون لن تبلى بسرعة تحت ضغط الاستخدام المستمر.
مقاومة للتآكل - عندما تكون مصنوعة من الراتنج المناسب، فهي واحدة من أكثر المواد مقاومة للتآكل
الشفافية الإشعاعية - ألياف الكربون شفافة للإشعاع وغير مرئية في الأشعة السينية، مما يجعلها ذات قيمة للاستخدام في الأجهزة والمرافق الطبية
الموصلية--
تعتبر مركبات ألياف الكربون موصلات كهربائية ممتازة
مقاومة للأشعة فوق البنفسجية – باستخدام المناسب
الراتنج، ألياف الكربون يمكنها مقاومة الأشعة فوق البنفسجية
عيب
يمكن أن تنكسر ألياف الكربون أو تتحطم عندما يتم ضغطها، أو تتجاوز قدرات قوتها، أو تتعرض لصدمات عالية. إذا ضربته بمطرقة فسوف ينكسر. يمكن أن تؤدي الآلات والثقوب أيضًا إلى إنشاء مناطق ضعيفة، مما يزيد من احتمالية كسرها.
التكلفة النسبية - ألياف الكربون مادة عالية الجودة وبسعر مناسب. بالرغم من
لقد انخفضت الأسعار بشكل كبير خلال السنوات الخمس الماضية، لكن الطلب لم يزد بما فيه الكفاية
زيادة العرض بشكل كبير. ولذلك السعر
ومن المرجح أن يبقى هذا دون تغيير في المستقبل القريب.