لماذا أصبحت الألياف الزجاجية مادة أساسية جديدة للارتقاء الصناعي في مجالات متعددة؟

مزايا الأداء رقم 1

الألياف الزجاجيةعلى الرغم من أن اسمها قد يبدو عاديًا، إلا أنها في الواقع مادة مهمة في مجال المواد المركبة. يتم تصنيعه بشكل أساسي من ثاني أكسيد السيليكون والمواد الخام الأخرى من خلال عملية رسم -درجة حرارة ذوبان-عالية. بناءً على تركيبة المواد الخام الزجاجية، يمكن تقسيمها إلى ألياف زجاجية خالية من القلويات - (ألياف زجاجية E)، وألياف زجاجية قلوية متوسطة - (ألياف زجاجية C)، وما إلى ذلك؛ استنادًا إلى قطر الشعيرة المفردة، يتم تقسيمها أيضًا إلى ألياف خشنة وألياف عالية الجودة-.

تتميز الألياف الزجاجية بمزايا أداء كبيرة. إن قوتها النوعية العالية جدًا- تميزها عن غيرها، حيث تصل قوة الشد إلى 1000-3000 ميجاباسكال، بينما تبلغ كثافتها 1/4 كثافة الفولاذ فقط، مما يحقق "خفيفة الوزن وقوة عالية" حقًا. فيما يتعلق بمقاومة الطقس، يمكن للألياف الزجاجية مقاومة التآكل الناتج عن الأحماض والقلويات والمواد الكيميائية الأخرى، ويمكنها تحمل درجات حرارة عالية قصيرة المدى تصل إلى 300 درجة مئوية، مما يحافظ على الاستقرار النسبي حتى في البيئات الرطبة والحارة. دراسة نشرت عام 2022 بواسطة وو روي وآخرون. أظهر أنه في حين أن قوة القص بين الصفائح للبوليمر المقوى بالألياف الزجاجية (GFRP) انخفضت بحوالي 20% في بيئة رطبة وحارة عند درجة حرارة 60 درجة، إلا أنها يمكن أن تتعافى جزئياً بعد التجفيف. كان فك الترابط بين الوجه هو آلية الفشل الرئيسية، ولكن بشكل عام، لا يزال يُظهر قدرة جيدة على التكيف البيئي. من منظور المعالجة، يمكن مطابقة الألياف الزجاجية تمامًا مع كل من اللدائن الحرارية (مثل PP وPA) وراتنجات الإيبوكسي المتصلدة بالحرارة. من خلال معالجة عامل الاقتران، يمكن تحسين قوة الترابط السطحي مع المصفوفة بشكل أكبر، مما يوفر المزيد من الإمكانيات للقولبة المركبة.

لا. 2 مشهد التطبيق

وقد وسعت الألياف الزجاجية، بقوتها المتأصلة، نطاق وصولها إلى مختلف المجالات. في صناعة السيارات، يعد قوة رئيسية في تخفيف الوزن، ويستخدم على نطاق واسع في أجزاء الجسم، مما يؤدي إلى تقليل الوزن بنسبة 15%-20%، مما يقلل من استهلاك الطاقة مع تحسين أداء المناولة. تستخدم المكونات مثل أغطية المحرك مركبات معززة بالألياف الزجاجية، مما يلبي متطلبات مقاومة درجات الحرارة العالية-ويمتلك مقاومة ممتازة للتآكل. في مجال الطيران، الألياف الزجاجية لديها أيضا مكان. تستخدم دوارات طائرات الهليكوبتر الألياف الزجاجية بدلاً من ألياف الكربون، مما يوفر فعالية ممتازة من حيث التكلفة. تُستخدم الألياف الزجاجية أيضًا في المكونات الهيكلية الداخلية، مما يضمن القوة مع تقليل الوزن وخفض تكاليف التشغيل. في الحياة اليومية، الألياف الزجاجية موجودة في كل مكان. تستفيد صنارات الصيد ونوادي الجولف في المعدات الرياضية من قوتها العالية وصلابتها الجيدة، مما يوفر تجربة مستخدم ممتازة. يتم استخدام المواد المقواة بالألياف الزجاجية في أغلفة الأجهزة المنزلية، مما يحقق التوازن بين القوة العالية والتكلفة المنخفضة، مما يؤدي إلى الجمالية والمتانة.

لا. 3 أوجه القصور والإنجازات

وبطبيعة الحال، الألياف الزجاجية لا تخلو من العيوب. إنه هش نسبيًا، مع استطالة كسر تبلغ 3% فقط-4%، مما يجعله عرضة للكسر تحت تأثير كبير. علاوة على ذلك، فإن خواصه الكهربائية تحد من تطبيقه في الاتصالات عالية التردد. ومع ذلك، فقد تعامل الباحثون مع هذه التحديات. من خلال طلاء السطح بعوامل اقتران مثل السيلان، يمكن بناء جسر قوي بين الألياف الزجاجية والمصفوفة، مما يؤدي في المقام الأول إلى تحسين التوافق البيني وتعزيز صلابة المادة المركبة. يمكن أيضًا مزج الألياف الزجاجية مع ألياف الأراميد، مما يكمل مزايا بعضها البعض ويحسن بشكل كبير من مقاومة المواد للصدمات، وبالتالي توسيع حدود استخدامها.