نجاح الإنتاج الضخم لفئة T1200

ألياف الكربون الصينية تحقق الريادة العالمية

في مدينة ليانيونقانغ بمقاطعة جيانغسو، عرض تشن تشي فاي، المسؤول عن شركة تشونغفو شينيينغ لألياف الكربون المحدودة، للصحفيين ألياف الكربون من فئة T1200 التي نجحت الشركة في إنتاجها بكميات كبيرة لأول مرة في العالم في مارس من هذا العام.

وأوضح تشن تشي فاي: "تحتوي الحزمة الواحدة على 12,000 خيطًا أحاديًا رفيعًا للغاية، لكن قوته عالية جدًا، حيث تصل إلى 8000 ميجا باسكال، أي أكثر من 10 أضعاف قوة الفولاذ العادي. كما أن كثافته خفيفة للغاية، حيث لا تتجاوز ربع كثافة الفولاذ. حبل مضفور من ألياف الكربون من فئة T1200 بسماكة إصبع اليد يمكنه رفع طائرة C919 محملة بالكامل."

تُلقب ألياف الكربون بـ"الذهب الأسود" و"ملك المواد الجديدة"، وتُستخدم على نطاق واسع في مجالات التصنيع المتطور مثل الطيران والفضاء وطاقة الرياح، وهي مادة استراتيجية رئيسية تدعم المعدات الوطنية الثقيلة. ومع ذلك، قبل أكثر من 20 عامًا، لم تكن الصين قادرة على تصنيع حتى خيط واحد من ألياف الكربون بشكل مستقل، وكانت محاصرة بالكامل من قبل الشركات الأجنبية.

وأخبر تشن تشي فاي الصحفيين أن ألياف الكربون تُقسم إلى درجات مختلفة وفقًا لقوة الشد، فكلما زادت القيمة، زاد الأداء وصعوبة التقنية —

فئة T300 هي الدرجة الأساسية العامة، وفئة T700 يمكن استخدامها في الصناعات المدنية مثل طاقة الرياح وتصنيع سيارات الطاقة الجديدة، وفئة T800 هي مادة أساسية في مجال الطيران والفضاء، أما فئة T1000 وما فوق فتنتمي إلى الدرجة فائقة القوة العالية، وتُستخدم في المجالات الدفاعية والفضائية المتطورة مثل الصواريخ والأقمار الصناعية.

منذ فئة T300، كانت الصين دائمًا في موقع اللحاق بالركب، حتى نجاح الإنتاج الضخم لفئة T1200 هذا العام، لتحقق الصين الريادة في مجال ألياف الكربون لأول مرة.

من أجل هذا اليوم، كافحوا لأكثر من أربع سنوات. قال تشن تشي فاي: "الشركات العالمية الرائدة تعمل في مجال ألياف الكربون منذ أكثر من 50 عامًا، واستغرق تطوير ألياف الكربون من فئة T1100 إلى فئة T1200 أكثر من عشر سنوات، ولم تحقق الإنتاج الضخم حتى الآن. من البحث والتطوير إلى الإنتاج الضخم، استغرقنا أكثر من أربع سنوات، وأعتقد أن هذه سرعة سريعة جدًا."

إجراء ما يقرب من عشرة آلاف تجربة

القوى الإنتاجية الجديدة تُصنع بالكفاح

القوى الإنتاجية الجديدة تُصنع بالكفاح، هذا هو أعمق انطباع شعر به الصحفي خلال زيارته والتحقيق في شركة تشونغفو شينيينغ.

تصنيع وإنتاج ألياف الكربون، من الألياف الأولية البيضاء إلى التحول الكامل إلى ألياف الكربون السوداء، يتضمن أكثر من 300 عملية وأكثر من 3000 معامل تحكم، ويمكن وصفه بأنه "رقصة معقدة ودقيقة من المعاملات".

قال تشانغ قوه ليانغ، كبير العلماء في شركة تشونغفو شينيينغ لألياف الكربون المحدودة: "ألياف الكربون نظام هندسي متكامل، وتعقيده يكمن في التغيرات، فهناك أربع مراحل من التغيرات الكيميائية وأربع مراحل من التغيرات الفيزيائية، ودرجة حرارة الفرن ترتفع تدريجيًا من 200 درجة مئوية إلى أكثر من 2000 درجة مئوية، ولكل مرحلة تأثير مهم جدًا على المرحلة التالية. هذه التغيرات الثمانية مجتمعة تجعل عملية إنتاج ألياف الكربون بأكملها معقدة للغاية."

ألياف الكربون من فئة T1200، يجب أن تصل قوة الشد إلى 8000 ميجا باسكال، وهي أعلى قوة لألياف الكربون في العالم حاليًا. من البحث والتطوير المخبري إلى تحقيق الإنتاج الضخم الهندسي، كان أكبر تحدٍ واجهه فريق البحث والتطوير هو التحكم في عيوب ألياف الكربون.

سابقًا، عند تطوير ألياف الكربون من فئة T1100 وما دونها، كان التحكم في العيوب على مستوى دون الميكرون، بينما يتطلب تطوير ألياف الكربون من فئة T1200 التحكم في العيوب على مستوى دون النانومتر. لتحقيق معدل إنتاجية جيدة للإنتاج الضخم، يجب التحكم الصارم في العيوب بدءًا من تصميم البنية الجزيئية للألياف الأولية وصولًا إلى كل عملية.

تذكر المسؤول المعني في شركة تشونغفو شينيينغ لألياف الكربون المحدودة،أن المسار التقني بأكمله مرّ بتجارب وأخطاء متكررة، وتم إجراء ما يقرب من عشرة آلاف تجربة.

الربط السلس بين الابتكار العلمي والتقني والابتكار الصناعي

التقنيات والعمليات الجديدة تُختبر مباشرة على خطوط الإنتاج

بينما كان فريق البحث والتطوير يجرب مرارًا وتكرارًا بحثًا عن اختراق تقني، أعلنت شركة يابانية رائدة في مجال ألياف الكربون في عام 2023 نجاح تطوير ألياف الكربون من فئة T1200 على المستوى المخبري، مع خطط لتحقيق الإنتاج الضخم الهندسي بحلول عام 2026. هذا الأمر أشعل حماس فريق البحث والتطوير في شركة تشونغفو شينيينغ.

من أجل تلبية الاحتياجات الاستراتيجية الوطنية، ومن أجل اللحاق بالمستوى العالمي الأول، هنا، يتم الربط السلس بين الابتكار العلمي والتقني والابتكار الصناعي، وتُختبر التقنيات والعمليات الجديدة مباشرة على خطوط الإنتاج.

لتحويل الإنجازات العلمية والتقنية المخبرية إلى قوى إنتاجية فعلية، عادة ما يلزم المرور بإنتاج تجريبي على نطاق صغير قبل تحقيق الإنتاج الضخم على نطاق واسع. من أجل تسريع تشكيل القوى الإنتاجية الجديدة، اختار فريق البحث والتطوير في شركة تشونغفو شينيينغ مسارًا سريعًا للابتكار الصناعي من 1 مباشرة إلى N.

قال تشن تشي فاي: إن السبب في القدرة على تحقيق اختراق في جيل من ألياف الكربون خلال أكثر من أربع سنوات يعود إلى التحقق على خطوط الإنتاج الهندسية، وبعد التحقق يمكن الانتقال بسرعة إلى الإنتاج الضخم.

يرى تشانغ قوه ليانغ أن التراكم استمر على مدى أكثر من عقدين من الزمن، ولم تتوقف التطورات التقنية أبدًا، وفي المستقبل، يمكن رفع قوة وأداء ألياف الكربون إلى مستوى أعلى.