يُستخدم الجرافيت على نطاق واسع في تصنيع المعدات الكيميائية نظرًا لمقاومته الممتازة للتآكل، وموصليته الكهربائية، وثباته الحراري. ومع ذلك، يُظهر الجرافيت خصائص ميكانيكية ضعيفة نسبيًا، خاصةً في ظروف الصدمات والاهتزازات.الألياف الزجاجيةباعتبارها مادة مركبة عالية الأداء، تتميز الجرافيت بمزايا كبيرة عند استخدامها في المعدات الكيميائية القائمة على الجرافيت، وذلك بفضل مقاومتها للحرارة والتآكل وخصائصها الميكانيكية الفائقة. ومن بين هذه المزايا:
(1) تحسين الأداء الميكانيكي
يمكن أن تصل قوة شد الألياف الزجاجية إلى 3450 ميجا باسكال، متجاوزةً بذلك قوة شد الجرافيت بكثير، والتي تتراوح عادةً بين 10 و20 ميجا باسكال. ومن خلال دمج الألياف الزجاجية في مواد الجرافيت، يُمكن تحسين الأداء الميكانيكي العام للمعدات بشكل ملحوظ، بما في ذلك مقاومة الصدمات والاهتزازات.
(2) مقاومة التآكل
تتميز الألياف الزجاجية بمقاومة ممتازة لمعظم الأحماض والقلويات والمذيبات. في حين أن الجرافيت نفسه مقاوم للتآكل بدرجة عالية،الألياف الزجاجيةقد تقدم أداءً متفوقًا في البيئات الكيميائية القاسية، مثل ظروف درجات الحرارة العالية والضغط العالي، أو الأجواء المؤكسدة، أو بيئات حمض الهيدروفلوريك.
(3) تحسين الخصائص الحرارية
تتميز الألياف الزجاجية بمعامل تمدد حراري منخفض للغاية (CTE) يبلغ حوالي 5.0×10−7/°C، مما يضمن ثباتًا أبعاديًا تحت الضغط الحراري. كما أن درجة انصهارها العالية (1400-1600 درجة مئوية) تمنحها مقاومة فائقة لدرجات الحرارة العالية. تُمكّن هذه الخصائص معدات الجرافيت المقواة بألياف الزجاج من الحفاظ على سلامة هيكلها ووظائفها في البيئات شديدة الحرارة مع أدنى حد من التشوه.
(4) مزايا الوزن
بكثافة تبلغ حوالي 2.5 غ/سم3، تُعتبر الألياف الزجاجية أثقل قليلاً من الجرافيت (2.1-2.3 غ/سم3)، لكنها أخف بكثير من المواد المعدنية كالفولاذ والألومنيوم. يُحسّن دمج الألياف الزجاجية في معدات الجرافيت الأداء دون زيادة كبيرة في الوزن، مما يحافظ على خفة وزن المعدات وسهولة حملها.
(5) كفاءة التكلفة
بالمقارنة مع المواد المركبة الأخرى عالية الأداء (على سبيل المثال، ألياف الكربون)، فإن الألياف الزجاجية أكثر فعالية من حيث التكلفة، مما يجعلها مفيدة للتطبيقات الصناعية واسعة النطاق:
تكاليف المواد الخام:الألياف الزجاجيةيستخدم في المقام الأول الزجاج منخفض التكلفة، في حين تعتمد ألياف الكربون على الأكريلونيتريل باهظ الثمن.
تكاليف التصنيع: تتطلب كلتا المادتين معالجة عالية الحرارة والضغط، ولكن إنتاج ألياف الكربون يتضمن خطوات معقدة إضافية (على سبيل المثال، البلمرة، وتثبيت الأكسدة، والكربنة)، مما يؤدي إلى ارتفاع التكاليف.
إعادة التدوير والتخلص: يصعب إعادة تدوير ألياف الكربون، وتُشكل مخاطر بيئية إذا لم تُعالج بشكل صحيح، مما يؤدي إلى ارتفاع تكاليف التخلص منها. في المقابل، تُعدّ ألياف الزجاج أسهل في الإدارة وأكثر مراعاةً للبيئة في حالات نهاية عمرها الافتراضي.
وقت النشر: ٢٤ أبريل ٢٠٢٥
