ألواح ألياف الكربون مادة هيكلية مُصنّعة من مادة مُركّبة تتكون من ألياف الكربون والراتنج. بفضل خصائصها الفريدة، يتميز المنتج الناتج بخفة وزنه وقوته ومتانته.
لتتكيف مع مختلف التطبيقات في مختلف المجالات والصناعات، بما في ذلك صناعة الطيران والسيارات، تتوافر صفائح ألياف الكربون بأنواع مختلفة. في هذه المقالة، سنتناول بالتفصيل أماكن استخدام صفائح ألياف الكربون ومتانتها مقارنةً بالمواد الأخرى.
في أي المناطق سيتم استخدام ألواح ألياف الكربون؟
يمكن استخدام صفائح وألياف الكربون في مجموعة واسعة من الصناعات، بما في ذلك صناعة السيارات، والفضاء، والأدوات الموسيقية، والسلع الرياضية، والأجهزة الطبية.
في صناعة السيارات، تُستخدم صفائح ألياف الكربون لتقوية مكونات السيارات، مثل الأبواب وأغطية المحركات والمصدات والرفارف وقضبان السقف. غالبًا ما يستخدم مصنعو السيارات الفولاذ في تصنيع هذه الأجزاء. ورغم أن الفولاذ أرخص، إلا أنه أثقل بكثير من ألياف الكربون. ولجعل المركبات، مثل سيارات السباق، أخف وزنًا، تُستخدم صفائح ألياف الكربون غالبًا لاستبدال العديد من أجزاء الفولاذ.
في صناعة الطيران، تُستخدم صفائح ألياف الكربون في صناعة مكونات الطائرات، مثل ألواح هيكل الطائرة، وأسطح التحكم، وأطراف الأجنحة. تتميز هذه المكونات بخفة وزنها ومتانتها. وتُستخدم ألياف الكربون على نطاق واسع في صناعة الطيران نظرًا لتفوقها في نسبة القوة إلى الوزن. ونظرًا لمظهرها الجميل، فهي مثالية أيضًا للتصميمات الداخلية للطائرات.
على غرار المواد الهيكلية للسيارات، تُستخدم مواد مثل الألومنيوم والصلب عادةً في صناعة الطائرات. ومع ذلك، تستخدم شركات الطيران التجارية بشكل متزايد مركبات ألياف الكربون لإنشاء هياكل طائرات أخف وزنًا وأقوى. ويرجع 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 كالفولاذ والألمنيوم، يُؤخذ عدد من الخصائص في الاعتبار. فيما يلي بعض مقاييس 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 قدر من الضغط الذي يمكن للمادة أن تتحمله 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.
تتمتع صفائح ألياف الكربون بنسبة قوة إلى وزن عالية جدًا، مما يعني أنها أقوى بكثير من المواد الأخرى من نفس الوزن، على سبيل المثال، تتمتع ألياف الكربون بقوة محددة تبلغ حوالي 4 أضعاف قوة الألومنيوم، مما يجعل صفائح ألياف الكربون مادة مثالية لمجموعة متنوعة من التطبيقات، خاصةً عندما يكون الوزن عاملاً مهمًا.
في حين أن كلاً من ألياف الكربون والفولاذ يتميز بمقاومة عالية للتشوه، إلا أن الفولاذ أكثر كثافة من ألياف الكربون بخمس مرات. كما أن نسبة الوزن إلى الوزن في ألياف الكربون تعادل ضعفي نسبة الوزن في الفولاذ تقريبًا.
باختصار، ألواح ألياف الكربون مادة مركبة تتميز بقوة عالية وخفة وزن وتعدد استخدامات. وفي العديد من الصناعات، تُوفر نسبة القوة إلى الوزن لألياف الكربون مزايا أداء ملحوظة.
وقت النشر: ١٣ مايو ٢٠٢٢ 
