ألواح ألياف الكربون هي مادة هيكلية مصنوعة من مادة مركبة تتكون من ألياف الكربون والراتنج. وبفضل الخصائص الفريدة لهذه المادة المركبة، يتميز المنتج الناتج بخفة وزنه وقوته ومتانته.
بهدف التكيف مع التطبيقات في مختلف المجالات والصناعات، بما في ذلك صناعة الطيران والفضاء وصناعة السيارات وغيرها، ستتوفر ألواح ألياف الكربون بأنواع عديدة. في هذه المقالة، سنلقي نظرة فاحصة على استخدامات ألواح ألياف الكربون ومدى قوتها مقارنةً بالمواد الأخرى.
في أي المجالات سيتم استخدام ألواح ألياف الكربون؟
يمكن استخدام صفائح وألواح ألياف الكربون في مجموعة واسعة من الصناعات، بما في ذلك صناعة السيارات والفضاء والآلات الموسيقية والسلع الرياضية والأجهزة الطبية.
في صناعة السيارات، تُستخدم صفائح ألياف الكربون لتقوية مكونات السيارات مثل الأبواب، وأغطية المحرك، والمصدات، والرفارف، وقضبان السقف. غالبًا ما يستخدم مصنّعو السيارات الفولاذ في صناعة هذه الأجزاء. ورغم أن الفولاذ أرخص، إلا أنه أثقل بكثير من ألياف الكربون. ولتخفيف وزن المركبات، مثل سيارات السباق، تُستخدم صفائح ألياف الكربون غالبًا كبديل للعديد من الأجزاء الفولاذية.
في صناعة الطيران، تُستخدم صفائح ألياف الكربون في تصنيع مكونات الطائرات، مثل ألواح جسم الطائرة وأسطح التحكم وأطراف الأجنحة. وتتميز هذه المكونات بخفة وزنها ومتانتها في آن واحد. ويُعتمد استخدام ألياف الكربون على نطاق واسع في صناعة الطيران نظرًا لنسبة قوتها إلى وزنها العالية. كما أن مظهرها الجذاب يجعلها مثالية أيضًا لتصميمات الطائرات الداخلية.
على غرار مواد هياكل السيارات، تُستخدم مواد مثل الألومنيوم والفولاذ بشكل شائع في صناعة الطائرات. مع ذلك، تتجه شركات الطيران التجارية بشكل متزايد إلى استخدام مركبات ألياف الكربون لإنتاج هياكل طائرات أخف وزنًا وأكثر متانة. ويعود ذلك إلى أن ألياف الكربون أخف وزنًا بكثير من الفولاذ والألومنيوم، وأكثر متانة، ويمكن تشكيلها بأي شكل.
ما مدى قوة ألواح ألياف الكربون؟
عند مقارنة ألياف الكربون بمواد أخرى مثل الفولاذ والألومنيوم، تُؤخذ في الاعتبار عدة خصائص. فيما يلي بعض معايير الأداء الشائعة الاستخدام للمقارنة:
- معامل المرونة = صلابة المادة. نسبة الإجهاد إلى الانفعال في المادة. ميل منحنى الإجهاد-الانفعال للمادة في المنطقة المرنة.
- قوة الشد القصوى = أقصى إجهاد يمكن أن تتحمله المادة قبل أن تنكسر.
- الكثافة = كتلة المادة لكل وحدة حجم.
- الصلابة النوعية = معامل المرونة مقسومًا على كثافة المادة، وتستخدم لمقارنة المواد ذات الكثافات المختلفة.
- قوة الشد النوعية = قوة الشد مقسومة على كثافة المادة.
تتميز صفائح ألياف الكربون بنسبة قوة إلى وزن عالية جدًا، مما يعني أنها أقوى بكثير من المواد الأخرى ذات الوزن نفسه، فعلى سبيل المثال، تتمتع ألياف الكربون بقوة نوعية تبلغ حوالي 4 أضعاف قوة الألومنيوم، مما يجعل صفائح ألياف الكربون مادة مثالية لمجموعة متنوعة من التطبيقات، خاصة عندما يكون الوزن عاملاً مهمًا.
على الرغم من أن كلاً من ألياف الكربون والفولاذ يتمتعان بمقاومة عالية للتشوه، إلا أن كثافة الفولاذ تفوق كثافة ألياف الكربون بخمسة أضعاف. كما أن نسبة الوزن إلى الوزن في ألياف الكربون تقارب ضعف مثيلتها في الفولاذ.
باختصار، ألواح ألياف الكربون هي نوع من المواد المركبة التي تتميز بقوة عالية، ووزن خفيف، وتعدد الاستخدامات. وفي العديد من الصناعات، توفر نسبة القوة إلى الوزن لألياف الكربون مزايا أداء كبيرة.
تاريخ النشر: 13 مايو 2022 
