أخبار

في مواجهة مشكلة التلوث البيئي المتفاقمة، ازداد الوعي المجتمعي بأهمية حماية البيئة تدريجيًا، ونضج التوجه نحو استخدام المواد الطبيعية. وقد حظيت الألياف النباتية باهتمام كبير نظرًا لخصائصها الصديقة للبيئة، وخفة وزنها، وانخفاض استهلاكها للطاقة، وتجددها. ومن المتوقع أن تشهد هذه الألياف تطورًا ملحوظًا في المستقبل القريب. مع ذلك، تُعد الألياف النباتية مادة غير متجانسة ذات تركيب وبنية معقدة، ويحتوي سطحها على مجموعات هيدروكسيل محبة للماء. ويتطلب تحسين خصائص المواد المركبة معالجة خاصة لتعزيز انسجامها مع المادة الأساسية. تُستخدم الألياف النباتية في المواد المركبة، ولكن معظمها يقتصر على الألياف القصيرة والمتقطعة. ولم تُستغل خصائصها الممتازة الأصلية بالكامل، وتُستخدم فقط كحشوات. يُعد إدخال تقنية النسيج حلاً جيدًا. إذ يمكن أن توفر الأشكال الأولية المنسوجة من الألياف النباتية خيارات أداء أوسع للمواد المركبة، ولكن استخدامها حاليًا محدود نسبيًا، وهي جديرة بمزيد من البحث والتطوير. إذا استطعنا إعادة التفكير في طريقة استخدام الألياف التقليدية، وإدخال مفاهيم تكنولوجيا المواد المركبة الحديثة لتحسينها، وتحسين مزايا استخدامها ومعالجة أوجه القصور الكامنة فيها، فسيكون ذلك قادراً على منح الألياف النباتية قيمة وتطبيقات جديدة.

لطالما كانت الألياف النباتية جزءًا لا يتجزأ من حياة الإنسان اليومية. وبفضل خصائصها المريحة والمتجددة، أصبحت الألياف النباتية مادة أساسية في حياتنا. ومع ذلك، ومع تقدم التكنولوجيا ونمو صناعة البتروكيماويات، حلت الألياف والبلاستيكات الاصطناعية تدريجيًا محل الألياف النباتية كمواد رئيسية، وذلك بفضل مزاياها من حيث تقنيات الإنتاج المتطورة، وتنوع المنتجات، ومتانتها العالية. إلا أن البترول ليس موردًا متجددًا، وقد دفعت مشاكل التخلص من النفايات الناتجة عن التخلص من هذه المنتجات، فضلًا عن كميات التلوث الكبيرة المنبعثة خلال عملية التصنيع، الناس إلى إعادة النظر في جدوى استخدام هذه المواد. وفي ظل توجهات حماية البيئة والاستدامة، استعادت الألياف النباتية الطبيعية الاهتمام. وفي السنوات الأخيرة، بدأت المواد المركبة التي تستخدم الألياف النباتية كمواد تقوية تحظى باهتمام متزايد.

الألياف النباتية والمواد المركبة

يمكن تصميم البنية المركبة من خلال عملية التصنيع. يوفر الغلاف الليفي المغلف بالمصفوفة شكلاً كاملاً ومحدداً للمادة، ويحمي الألياف من التلف الناتج عن العوامل البيئية، كما يعمل كجسر لنقل الإجهاد بين الألياف؛ بينما تتحمل الألياف معظم القوة الخارجية بفضل خصائصها الميكانيكية الممتازة، ويمكنها نقل الإجهاد. ويحقق الترتيب المحدد وظائف مختلفة. وبفضل كثافتها المنخفضة وقوتها العالية، يمكن للألياف النباتية تحسين الخصائص الميكانيكية والحفاظ على كثافة منخفضة عند تصنيعها في مركبات البوليمر المقوى بالألياف (FRP). بالإضافة إلى ذلك، تتكون الألياف النباتية في الغالب من تجمعات الخلايا النباتية، ويمكن للتجاويف والفجوات الموجودة فيها أن تمنح المادة خصائص عزل حراري ممتازة. وفي مواجهة الطاقة الخارجية (مثل الاهتزاز)، تستفيد أيضًا من مساميتها، مما يسمح بتبديد الطاقة بسرعة. علاوة على ذلك، فإن عملية الإنتاج الكاملة للألياف النباتية تُصدر تلوثًا أقل وتستخدم مواد كيميائية أقل، وتتميز بانخفاض درجة حرارة التشغيل، وانخفاض استهلاك الطاقة، وانخفاض درجة التآكل الميكانيكي أثناء المعالجة؛ بالإضافة إلى ذلك، تتميز الألياف النباتية بخصائصها الطبيعية المتجددة، ويمكن تحقيق إنتاج مستدام في ظل الإدارة والتحكم المعقولين. بفضل التكنولوجيا الحديثة، أصبح من الممكن التحكم بدقة في تحلل المواد ومقاومتها للعوامل الجوية، بحيث تتحلل بعد انتهاء دورة حياة المنتج دون تراكم النفايات، كما أن الكربون المنبعث من عملية التحلل مشتق من مصدر الكربون الأولي في الغلاف الجوي، مما يجعل عملية التحلل محايدة للكربون.