غلاف بلاستيكي من ألياف الكربون
ألياف الكربون، كما نسمعها جميعًا في كثير من الأحيان، هي مادة عالية الأداء تتمتع بخصائص الكربون الصلب المتأصلة وخصائص المعالجة التي تتمتع بها ألياف النسيج الناعمة، وتُعرف بأنها ملك المواد.
وغالباً ما يتم استخدامه كمادة متطورة في الطائرات والصواريخ والمركبات الواقية من الرصاص. تم استخدام ألياف الكربون لأول مرة في السيارات في سيارات الفورمولا 1. والآن يتم استخدامه أيضاً في السيارات المدنية، حيث يتم طلاؤها باللون الأسود مع مكوّنات من ألياف الكربون المزخرفة باللون الأسود بشكل متعمد، مما يجعل قيادتها ممتعة.
كيف يمكن للطبيعة الخفيفة والناعمة جداً لمادة الألياف أن تجعلها مكوناً قوياً للسيارات؟ كيف يمكن تخفيض السعر الباهظ لألياف الكربون عند استخدامها في السيارات؟
تتوفر أفضل تكنولوجيا ألياف الكربون في اليابان والولايات المتحدة الأمريكية. فاليابان هي أكبر منتج لألياف الكربون في هذا القرن، حيث تمتلك نصف الطاقة الإنتاجية لألياف الكربون في العالم.
اخترع أديسون ألياف الكربون في عام 1880، نعم هو نفسه أديسون الذي اخترع المصباح الكهربائي. تم اكتشاف ألياف الكربون عند إجراء التجارب على الخيوط، وبعد أكثر من 100 عام من التطوير، استخدمت BMW ألياف الكربون في سيارتي i3 و i8 في عام 2010، مما فتح المجال لاستخدام ألياف الكربون في السيارات.
تُشكّل ألياف الكربون كمادة تقوية والراتنج كمادة أساسية مركبات ألياف الكربون.
تُستخدم ألياف الكربون في إطارات السيارات والمقاعد وأغطية المحرك وأعمدة القيادة والمرايا وغيرها. تتميز ألياف الكربون للسيارات بالعديد من المزايا.
الوزن الخفيف: أصبحت السيارات الكهربائية الحالية شديدة السخونة، بسبب تكنولوجيا البطاريات المحدودة بسبب قصر مدى تطورها عنق الزجاجة، ولا يمكن حلها إلا من هيكل الهيكل واستبدال المواد. فمركبات ألياف الكربون أخف وزناً بمقدار 1/2 من الفولاذ وثلث أخف من الألومنيوم، والأثر المباشر الأكبر هو المدى الأطول وكفاءة أكبر في استهلاك الطاقة.
الراحة: ستعمل خصائص ألياف الكربون الناعمة والقابلة للشد على تحسين التحكم في الضوضاء والاهتزازات في السيارة، مما يحسن راحة السيارة بشكل كبير.
الموثوقية: تتمتع ألياف الكربون بقوة إجهاد أعلى وامتصاص جيد لطاقة التصادم، مما يقلل من وزن السيارة مع الحفاظ على القوة والسلامة، مما يقلل من عامل خطر السلامة الذي يأتي مع خفة الوزن.
عمر افتراضي محسّن: تتطلب بعض الملحقات في السيارات مقاومة التآكل وتتعرض لدرجات حرارة عالية ودرجات حرارة منخفضة ودخان، ولا يمكن للأجزاء المعدنية العادية أن تضمن عمرًا افتراضيًا في البيئات المختلفة. ويعزز غياب مشاكل التآكل والصدأ مع ألياف الكربون من عمر خدمة مكونات السيارات.
عملية تصنيع ألياف الكربون
الرسم: يتم تسخين المادة الخام وهي مادة التسليح.
مواد تقوية للّلف والتشكيل، خيوط الألياف المختلفة بشكل أساسي: مثل خيوط الألياف الزجاجية الخالية من القلويات، وخيوط الألياف الزجاجية القلوية المتوسطة، وخيوط الألياف الكربونية، وخيوط الألياف الزجاجية عالية القوة، وخيوط الألياف الأراميد واللباد السطحي. مصفوفة الراتنج، ومواد مالئة متنوعة. يتم بثقها لتكوين خيوط على شكل هلام، وتتكون الألياف البلاستيكية من آلاف الخيوط الدقيقة المعدودة.
التثبيت: تعمل الأكسدة عن طريق التسخين عند درجة حرارة 400 درجة مئوية على تحويل الجزيء الحراري البلاستيكي الكبير إلى بنية مقاومة للحرارة. وهذا يجعلها غير قابلة للذوبان وغير قابلة للاشتعال في درجات الحرارة العالية، مما يحافظ على شكل الألياف والحرارة في حالة مستقرة من الكربنة. يعمل التسخين عند درجة حرارة تتراوح بين 1000 و2000 درجة على طرد الذرات غير الكربونية، والتي تتحول إلى اللون الأسود مع الأكسدة في درجات الحرارة المرتفعة ثم يتم ربطها بالألياف عن طريق الكربنة في فرن الكربنة.