ما هو الفرق بين ألياف الكربون والكيفلار®؟
Jul 13, 2024
ترك رسالة
ما هي ألياف الكربون؟
الألياف الكربونية عبارة عن خيوط طويلة رفيعة تتكون في الغالب من ذرات الكربون المرتبطة ببعضها البعض في بلورات مجهرية.
يتم محاذاة البلورات مما يجعلها قوية بشكل لا يصدق. ثم يتم لفها معًا، على غرار عملية إنتاج القطن، لتكوين خيوط. ثم يتم نسج الخيوط معًا لإنشاء قماش ألياف الكربون. هناك أنواع مختلفة من النسيج لألياف الكربون:
سهل:يُعرف أيضًا باسم المعيار ثنائي الاتجاه فوق/تحت سهل التعامل للغاية، وذلك بسبب نسجه الضيق.
نسيج قطني طويل:نمط قطري من فوق وتحت وهو نمط ألياف الكربون الأكثر شهرة ويوفر شكلاً أكثر مرونة من التصميم البسيط، مما يجعله أفضل للأشكال الأكثر تعقيدًا.
صقيل:يتميز الساتان بمظهر يشبه الطوب، ويتكون من عدد من الزخارف فوق بعضها البعض (عادة أربعة أو ثمانية) إلى زخارف تحتها. لا يعد هذا النمط هو الأسهل في التعامل معه، وهو الأنسب للمنحنيات المعقدة.
أحادي الاتجاه:كما يوحي الاسم، فإن كل الخيوط أحادية الاتجاه. لا يوجد نسج، وغالبًا ما يتم تثبيتها معًا بخيط، على الرغم من أن هذا لا يغير بنية ألياف الكربون. وهي مناسبة بشكل أكبر للقوالب التي تعمل القوة فيها على محور واحد فقط
كيف يتم تصنيع ألياف الكربون؟
كل مصنع لألياف الكربون لديه طريقته في تصنيع المادة لإعطائها قوتها أو ميزات البيع الجمالية. ومع ذلك، كقاعدة عامة، تأتي جميع ألياف الكربون من البوليمرات العضوية التي هي عبارة عن سلاسل من الجزيئات التي تربطها ذرات الكربون.
تشكل عملية تصنيع PAN (بولي أكريلونيتريل) حوالي 90% من إجمالي تصنيع ألياف الكربون وهي عملية مكونة من خمس خطوات:
يتم خلط البولي أكريلونيتريل مع عناصر أخرى ويتم غزله لإنشاء ألياف يتم تمديدها وتنظيفها.
ثم يتم إضافة المواد الكيميائية لتحقيق الاستقرار
تضاف الحرارة، وتساعد درجات الحرارة المرتفعة على تكوين بلورات كربون مترابطة بإحكام.
يتم أكسدة الألياف لتحسين خصائص الترابط.
أخيرًا، يتم تغليف الخيوط ولفها في خيوط بأحجام مختلفة. قبل أن تتحول ألياف الكربون إلى مادة مركبة، تتم إضافة البوليمر، ثم يتم ربط الخيط بالبوليمر عن طريق الحرارة أو الضغط أو الفراغ لإنشاء مادة مركبة.
كما هو الحال مع أي عملية تصنيع، فإن المواد المستخدمة ستخلق صفات وتأثيرات محددة في ألياف الكربون، مما يسمح بالتصنيف والاختلافات في التطبيق.
ما هي فوائد ألياف الكربون؟
تشتهر ألياف الكربون بوزنها الخفيف وقوتها العالية، مما يجعلها المادة المركبة المتقدمة المثالية في الصناعات البحرية والسيارات والفضاء الجوي. وتشمل الفوائد الرئيسية ما يلي:
نسبة ممتازة للقوة إلى الوزن
مقاومة عالية للحرارة
مقاومة عالية للمواد الكيميائية/التآكل (عند استخدامها مع الراتينج الصحيح)
مرن للغاية، مما يجعله مناسبًا لمجموعة من التطبيقات
خصائص التعب الممتازة
يعمل مع مجموعة متنوعة من المواد المختلفة
التوصيل الكهربائي والحراري
يمتلك معامل تمدد حراري منخفض
ما هي سلبيات ألياف الكربون؟
على الرغم من وجود مجموعة واسعة من المزايا، فإن ألياف الكربون لا تزال مادة مركبة جديدة نسبيًا والتي تأتي مع بعض العيوب:
غالي الثمن مقارنة بالمواد المركبة الأخرى
يتطلب تصنيعه عمالة أكثر كثافة
لا يمكن إعادة تدويرها حاليًا، وغالبًا ما يتم استخدام ألياف الكربون لتحل محل الفولاذ أو الألومنيوم، وكلاهما مواد قابلة لإعادة التدوير
سوف تنكسر/تتحطم عندما يتم دفعها إلى ما هو أبعد من قدراتها
في حالة تلفها، يجب استبدالها بدلاً من إصلاحها مثل الهيكل المعدني
إرسال التحقيق