نسيج من ألياف الكربون

القماش المنسوج من ألياف الكربون هو نوع من القماش يتكون من نسج ألياف الكربون المفردة معًا. ونظرًا للخصائص الخاصة لألياف الكربون نفسها، فإن القماش المنسوج من ألياف الكربون عادةً ما يتمتع بمزايا القوة والصلابة العالية للغاية ومقاومة درجات الحرارة العالية والوزن الخفيف، لذا فهو يستخدم على نطاق واسع في العديد من مجالات التكنولوجيا المتطورة.

خواص المواد

تتكون ألياف الكربون نفسها من عناصر الكربون. وبعد المعالجة الخاصة، يمكنها تشكيل ألياف صلبة وخفيفة للغاية. تشمل الخصائص الرئيسية للقماش المنسوج من ألياف الكربون ما يلي:

• القوة والصلابة: تبلغ قوة ألياف الكربون أكثر من 5 أضعاف قوة الفولاذ، ولكن كثافتها أخف بكثير من الفولاذ، وعادةً ما تكون حوالي 1/4 من الألومنيوم فقط. لذلك، يمكن أن يوفر القماش المنسوج من ألياف الكربون قوة ميكانيكية عالية جدًا.

• خفيف الوزن: إن الكثافة المنخفضة للقماش المنسوج من ألياف الكربون تعني أنه خفيف للغاية مع توفير نفس القوة، لذا فهو يستخدم على نطاق واسع في المجالات التي تتطلب وزنًا خفيفًا، مثل صناعة الطيران والسيارات.

• مقاومة درجات الحرارة العالية: يمكن أن تحافظ ألياف الكربون على قوتها في درجات الحرارة العالية، وعادةً ما تتحمل درجات حرارة تصل إلى عدة مئات من الدرجات المئوية، وهي مناسبة للاستخدام في البيئات ذات درجات الحرارة العالية.

• مقاومة التآكل: لا تتآكل ألياف الكربون بسهولة بسبب المواد الكيميائية، وتتمتع بمقاومة جيدة للتآكل، وهي مناسبة للاستخدام في البيئات القاسية.

• التوصيل الكهربائي والتوصيل الحراري: تتمتع ألياف الكربون بموصلية كهربائية وموصلية حرارية معينة، لذا فإن لها تطبيقات فريدة في بعض المجالات الخاصة.

طريقة النسيج

يمكن أن يحقق القماش المنسوج من ألياف الكربون خصائص وهياكل مختلفة من خلال طرق نسج مختلفة. طرق النسج الشائعة هي:

• نسج عادي: يتم تشابك ألياف الكربون طوليًا وعرضيًا لتشكيل بنية شبكية موحدة ذات قوة وصلابة جيدة، وهي مناسبة للتطبيقات العامة.

• نسج قماش قطني طويل: تبلغ زاوية النسيج البيني لألياف الكربون 45 درجة. يمكن أن توفر طريقة النسيج هذه مقاومة أفضل للانحناء والمرونة، وهي مناسبة لبعض التطبيقات التي تتطلب أداء الانحناء.

• نسج الساتان: يتم اعتماد طريقة تشابك أكثر تعقيداً. تتشابك الألياف على طول خط قطري، مع سطح أملس وجماليات جيدة. وهي مناسبة للمناسبات التي تتطلب مظهرًا رائعًا أو متطلبات قوة عالية.

إن عدد الألياف المفردة في سحب ألياف الكربون

 1 ألف 、 3 ألف 、 6 ألف 、 12 ألف 、 24 ألف

مجالات التطبيق

إن الأداء العالي للقماش المنسوج من ألياف الكربون يجعله يُستخدم في العديد من المجالات، بما في ذلك:

• صناعة الطيران: نظرًا لخفة وزنه وقوته العالية، يُستخدم القماش المنسوج من ألياف الكربون على نطاق واسع في هياكل الطائرات والمركبات الفضائية وغيرها من المجالات.

• صناعة السيارات: يستخدم لتصنيع هيكل السيارة والأجزاء الهيكلية للسيارات عالية الأداء مثل سيارات السباق والسيارات الخارقة للمساعدة في تقليل وزن السيارة وتحسين الأداء.

• المعدات الرياضية: مثل إطارات الدراجات، ومضارب الغولف، ومضارب التنس، وما إلى ذلك، يمكن أن يؤدي استخدام القماش المنسوج من ألياف الكربون إلى تحسين قوة ومرونة المعدات الرياضية مع تقليل الوزن.

• البناء وتوليد طاقة الرياح: يُستخدم القماش المنسوج من ألياف الكربون أيضًا في مجالات التعزيز الهيكلي والإصلاح في صناعة البناء، وتصنيع شفرات توربينات الرياح، وما إلى ذلك، لتحسين متانة وثبات المباني والمعدات.

تطبيق المواد المركبة

 في العديد من التطبيقات، لا يتم استخدام القماش المنسوج من ألياف الكربون بمفرده، ولكن يتم دمجه مع مواد الراتنج (مثل راتنجات الإيبوكسي وراتنجات البوليستر وغيرها) لصنع مواد مركبة من ألياف الكربون. تجمع هذه المواد المركبة بين القماش المنسوج من ألياف الكربون والراتنج لتشكيل مادة قوية وخفيفة الوزن أثناء عملية التصلب، والتي تستخدم على نطاق واسع في تصنيع الأجزاء عالية الأداء والأجزاء الهيكلية.

عملية الإنتاج

 تتضمن عملية إنتاج القماش المنسوج من ألياف الكربون عادةً ما يلي:

• تصنيع ألياف الكربون: أولاً، يتم تفحيم المواد العضوية (مثل البولي أكريلونيتريل) في درجة حرارة عالية للحصول على ألياف الكربون.

• عملية النسيج: يتم نسج ألياف الكربون المفردة في قماش وفقًا لطريقة النسيج المحددة مسبقًا.

• التشريب بالراتنج والمعالجة: يتم تشريب القماش المنسوج بالراتنج ومعالجته لتشكيل المادة المركبة النهائية.

المزايا:

• قوة وصلابة عالية للغاية.

• أداء خفيف الوزن ممتاز، مما يقلل من الوزن الهيكلي.

• مقاومة جيدة لدرجات الحرارة العالية والتآكل.

• توصيل كهربائي وحراري جيد.

• يمكن تعديل الأداء من خلال طرق نسج مختلفة.

جدول مواصفات المعلمة