ألياف الكربون عبارة عن بوليمرات وتعرف أحيانًا بألياف الجرافيت. مادة قوية جدًا وخفيفة جدًا وهي أقوى بخمس مرات من الفولاذ ومرتين صلابة. ميزة أخرى مهمة لألياف الكربون على الفولاذ والتي تزيد من استخدامها في التصنيع الاستراتيجي هي وزنها. هذا يعني أن المنتجات المصنوعة من ألياف الكربون ، على الرغم من أنها تتمتع بمتانة أكبر بكثير ، إلا أنها أخف بكثير من منافسيها في الصلب.
متى تم اختراع ألياف الكربون؟
يعود تاريخ ألياف الكربون إلى عام 1879 عندما أطلق توماس إديسون خيوط قطنية أو فضية من الخيزران في درجات حرارة عالية. في الواقع ، كان إديسون أول من اخترع هذه الألياف. تم إنتاج ألياف الكربون عالية الأداء في أمريكا في منتصف الخمسينيات. سلاسل مع 20٪ كربون عالي القوة. تم تطوير المنتج بعد عقد من الزمان في منشأة أبحاث بريطانية حيث تم تحقيق القوة المحتملة لألياف الكربون.
كيف تصنع ألياف الكربون؟
يتم تصنيع ألياف الكربون من خلال عملية جزء منها كيميائي وجزء ميكانيكي. تبدأ العملية بسحب خيوط طويلة من الألياف ثم تسخينها إلى درجات حرارة عالية جدًا دون ملامسة الأكسجين. تتم عملية التسخين هذه في فراغ وبدون أوكسين لمنع احتراق الألياف. يحدث هذا النوع من عملية الكربنة ، أي. عندما تهتز الذرات في الألياف بقوة ويتم رفض معظم الذرات غير الكربونية ، تتشكل ألياف الكربون النقية. ينتج عن هذا ألياف تتكون من سلاسل طويلة ومحكمة من ذرات الكربون مرتبطة ببعضها البعض ، مع بقاء عدد قليل فقط من الذرات غير الكربونية. يتضمن التسلسل النموذجي المستخدم لتشكيل ألياف الكربون من البولي أكريلونيتريل الغزل ، والتثبيت ، والكربنة ، ومعالجة الأسطح ، والتحجيم.
اقرأ أكثر:
ما الذي يمكن عمله بألياف الكربون؟
الآن يمكن القول أنه يمكن صنع أي شيء تقريبًا بهذه المادة القيمة: هيكل دراجة ، وجناح طائرة ، وعمود قيادة السيارة ، وشفرات المروحة ، وأجزاء السيارة. وفقًا لمقالة Energy.gov ، يمكن لمركبات ألياف الكربون أن تقلل من وزن سيارة الركاب بنسبة تصل إلى 50 في المائة ، مما يحسن كفاءة استهلاك الوقود بنسبة 35 في المائة تقريبًا ، دون المساس بأداء السيارة أو سلامة الركاب.
ألياف الكربون لإنتاج الأسلحة
هذه الخصائص تجعل ألياف الكربون مادة فريدة للاستخدام في الصناعة العسكرية. مادة ، بالطبع ، لها الخاصية الأكثر أهمية في تجنب الرادار. ربما لهذا السبب ، في بداية القرن الجديد ، بدأ الجيش الأمريكي في صنع أسلحة بهيكل من ألياف الكربون. تم تصميم الجيل القادم من الفرقاطات الصغيرة والقوارب السريعة التابعة للبحرية الأمريكية للاقتراب من مناطق الاضطرابات بسرعة وبصمت في العمليات الساحلية (القريبة من الشاطئ) ، وتحويل أكبر السفن الحربية إلى مركبات. مصنوع من ألياف الكربون. السفن المصنوعة من الكربون ، على عكس السفن المعدنية ، لديها قدرة خاصة على التهرب من الرادار والاختباء. وهذا يعني ، إلى جانب الوزن الخفيف والمتانة الأكبر ، أنها أضافت ميزة التخفي إلى هذه الأسلحة.
على عكس هياكل السفن المعدنية ، نظرًا للتصميم متعدد الأضلاع للسفينة ، لا تظهر هذه السفن أي سطح عمودي على سطح الماء في الرادارات وتمنع إشارة الرادار من الانعكاس مرة أخرى إلى المصدر. من بين الإنجازات العسكرية الأخرى التي تم تحقيقها باستخدام ألياف الكربون ، إنشاء ملابس مصفحة ومقاومة للصدمات يمكنها تحمل أشد الصدمات بوزن خفيف.
4141
.