تتمتع ألياف الكربون بخصائص فيزيائية وكيميائية ممتازة مثل القوة العالية، والمرونة العالية، والكثافة المنخفضة، وخفة الوزن، ومقاومة التآكل الكيميائي، ومقاومة درجات الحرارة العالية.
تتميز ألياف الكربون بخصائص فيزيائية وكيميائية ممتازة، مثل القوة العالية، ومعامل المرونة العالي، والكثافة المنخفضة، وخفة الوزن، ومقاومة التآكل الكيميائي، ومقاومة درجات الحرارة العالية. ويمكن استخدامها في مجالات الفضاء، وتكنولوجيا الاستشعار، وشفرات توربينات الرياح، والنقل بالسكك الحديدية، وحماية السلامة، وغيرها. تتميز ألياف الكربون فائقة الأداء بمجموعة واسعة من التطبيقات، ويتزايد الطلب عليها يومًا بعد يوم، مما جعلها مركزًا بحثيًا هامًا. وتحتل اليابان والولايات المتحدة الأمريكية مكانة رائدة في إنتاج وأبحاث ألياف الكربون. وفيما يلي عرض موجز لتطور شركات إنتاج ألياف الكربون أو معاهد البحث فيهما في السنوات الأخيرة.
اليابان توراي
استجابةً للوضع الجديد، ستدمج شركة Toray معهد أبحاث مركبات ألياف الكربون (CFRP) التابع لشركة CFE، وهي شركة لإنتاج وبيع ألياف الكربون في فرنسا، في شركة Toray Advanced Composites التابعة لها في هولندا في منتصف يوليو 2021. (TAC)، وتسريع تطوير مواد التشريب الحراري المسبقة للطائرات من الجيل التالي. من منظور الأهداف متوسطة المدى، سيكون التعامل مع تغير المناخ وتلبية احتياجات صناعة الطاقة المستقبلية هدفًا مهمًا لشركة Toray Carbon Fiber وصناعة CFRP التابعة لها. في الآونة الأخيرة، ركزت Toray على البحث والتطوير لثلاث تقنيات جديدة: التطوير المشترك مع شركة Mitsui Offshore Development Co.، Ltd. لتقنية جديدة لإصلاح معدات تخزين ونقل النفط والغاز الطبيعي العائمة في الخارج باستخدام CFRP؛ باستخدام تقنية الموصلية الحرارية العالية لتطوير CFRP مع تبديد حراري يعادل المعدن؛ باستخدام ألياف الكربون المسامية الشبيهة بالألياف المجوفة كداعم وغشاء كربون رقيق مع وظيفة فصل على السطح، يتم تشكيل غشاء فصل ثاني أكسيد الكربون بهيكل ثنائي الطبقة مصنوع بالكامل من الكربون. بالمقارنة مع غشاء الفصل غير العضوي السابق، يمكن تصغير حجم هذا الجهاز. سنوات من التصنيع.
تيجين
تكبدت أعمال ألياف الكربون في شركة تيجين خسارة قدرها 6.7 مليار ين نتيجةً لانخفاض الطلب على السيارات والطائرات خلال جائحة كورونا. ونظرًا للانخفاض الحاد في مبيعات تطبيقات الطائرات، عززت الشركة مبيعاتها في مجالات شفرات طاقة الرياح والرياضة والترفيه، وبدأت الآن في إنتاج وبيع مواد ألياف الكربون مسبقة التشريب للاستخدامات الرياضية والترفيهية في فيتنام، بما في ذلك صنارات الصيد، ومضارب الجولف، والسيارات، والجليد. وللأغراض ذات الصلة، مثل المضارب، سيتم النظر في إنتاج منتجات الطائرات في المستقبل. يتميز شريط التشريب المسبق الجديد أحادي الاتجاه CF/PPS "TenaxTM TPUD" الذي تنتجه شركة تيجين لألياف الكربون في أوروبا بمقاومة كيميائية ومقاومة حرارية أفضل، وقابلية إعادة تدوير، وامتصاص منخفض للماء، وثبات أبعاد، ومقاومة عالية لدرجات الحرارة. كما أنه مقاوم للزحف، ويمكن تشكيله في وقت قصير، وتخزينه ونقله في درجة حرارة الغرفة. طورت شركة تيجين أيضًا ألياف كربونية فائقة الدقة "بوتنسيا" (PotenCia)، بقطر يتراوح بين 0.1 و0.5 ميكرومتر، وتتميز بانخفاض تبلورها، وتشتيتها الممتاز، ومقاومتها المنخفضة. وستكون مناسبة للاستخدام كمواد موصلة لبطاريات أيونات الليثيوم الثانوية والمكثفات ثنائية الطبقات في المستقبل.
أجرى معهد جورجيا للتكنولوجيا، وجامعة فلوريدا، وجامعة كونيتيكت، ومختبر أبحاث القوات الجوية في قاعدة رايت باترسون الجوية، وجامعة يو إي إس دايتون، وبوينغ دراسة مشتركة لتحضير ومعالجة ألياف الكربون المسامية والمجوفة، والعلاقة بين بنيتها وأدائها. يُنتج هذا الخيط المركب بتقنية غزل الجزر البحرية، حيث يُفصل بولي أكريلونيتريل (PAN) عن مكونه البحري، ويُفصل بولي ميثاكريلات (PMMA) عن مكون الجزر، ثم يُكربن ليُشكل ألياف كربون مجوفة متعددة الخيوط متصلة ذات مقطع عرضي على شكل قرص العسل. تبلغ كثافته 1.15 غ/سم3، أي أقل بنسبة 30% من كثافة ألياف الكربون العادية؛ وتتراوح قوة شده بين 2.3 و3.0 جيجا باسكال، أي أعلى بنحو 60% من قوة شد ألياف T300؛ كما أن IM7 أعلى بنحو 20% من 1.6 جيجا باسكال لألياف الكربون المجوفة المذكورة سابقًا.
