فريق من جامعة تشينغداو للعلوم والتكنولوجيا في الصين يخترق تقنية منصة الرغوة الخضراء فوق الحرجة من نوع الأوتوكلاف

تعتبر الرغوة فوق الحرجة تقنية رئيسية لتصنيع المواد خفيفة الوزن وعالية المرونة. وتواجه عملية الرغوة التقليدية للحبيبات قيودًا بسبب الحواجز الأجنبية في مجال براءات الاختراع، مما يجعل من الصعب إنتاج منتجات إيلاستومرية ذات كثافة فائقة الانخفاض وأشكال معقدة. ابتكر الفريق مسارًا جديدًا، حيث طور لأول مرة عملية الرغوة فوق الحرجة في الأوتوكلاف باستخدام قوالب غير منتظمة الشكل، والتي يمكن وصفها بأنها "تشكيل أجنة صغيرة لإنتاج أجنة كبيرة". بمعنى آخر، يتم أولاً تحضير قطعة مشكلة مسبقًا صغيرة الحجم، ثم توضع في أوتوكلاف عالي الضغط، حيث تتوسع بشكل متجانس تحت تأثير اختراق المائع فوق الحرج والتحكم الدقيق في درجة الحرارة والضغط لتصبح منتجًا رغويًا كبير الحجم. كما صاحب هذا الابتكار إنشاء نظام لإعادة تدوير النيتروجين عالي الضغط، حيث تصل نسبة استرداد النيتروجين إلى أكثر من 90%، مما يحقق التصنيع الأخضر بشكل فعال ويحل مشكلة إنتاج منتجات إيلاستومرية ذات كثافة فائقة الانخفاض ودقة أبعاد عالية وبنية مسامية متجانسة.

تعتبر معدات الرغوة "العقبة الصعبة" في تطبيق التكنولوجيا. طور فريق البحث بشكل مستقل مجموعة كاملة من معدات الأوتوكلاف الأوتوماتيكية سريعة الفتح من نوع المشبك للرغوة فوق الحرجة، متغلبًا على المشاكل الهندسية المزمنة مثل صعوبة الختم تحت درجات الحرارة والضغط العاليين، وانخفاض دقة التحكم في درجة الحرارة والضغط، وضعف كفاءة التشغيل. تتميز هذه المجموعة الجديدة من المعدات بمعدل تفريغ ضغط مذهل، حيث يتفوق بمقدار 6 أضعاف على المستوى الدولي المتقدم، وتصل دقة التحكم في درجة الحرارة داخل الأوتوكلاف إلى ±1 درجة مئوية، مما يجعل أداءها العام في طليعة المستوى الدولي، ويحقق استبدالًا محليًا للمعدات الرئيسية للرغوة المتطورة، ويمكنها دعم الإنتاج الأخضر على نطاق واسع يصل إلى عشرات الآلاف من الأطنان.

تواجه الإيلاستومرات الخاصة مثل المطاط، بسبب خصائص سلاسلها الجزيئية، مشاكل مثل انهيار المسام أو خشونة السطح بسهولة أثناء عملية الرغوة. على مستوى تعديل المواد، بدأ فريق البحث من "جذور" البنية الجزيئية، وابتكر طريقة للتحكم في بنية شبكية متعددة المستويات. يوضح تشانغ تشنشيو أن هذا يشبه بناء "جسور صغيرة" مرنة وشبكات قابلة للتمدد بين سلاسل المطاط الجزيئية أولاً، ثم تقوية النسيج، مما يسمح للمادة بالتمدد بشكل فعال أثناء عملية الرغوة دون أن تنكسر أو تنهار، مما يوسع نافذة درجة حرارة الرغوة بشكل كبير، وينجح في التغلب على عنق الزجاجة التقني للرغوة فائقة الانخفاض في الكثافة للمطاط الخاص.

تتجلى قيمة الاختراق التقني في النهاية في التطبيقات الصناعية. يوضح تشانغ تشنشيو أنه حتى الآن، تم تطبيق هذا الإنجاز على نطاق واسع في العديد من الشركات، حيث حقق خلال السنوات الثلاث الماضية مبيعات جديدة تراكمية تزيد عن 2.1 مليار يوان وأرباحًا جديدة تزيد عن 300 مليون يوان للشركات المتعاونة، مما يعكس فوائد اقتصادية بارزة. حصل المشروع على 38 براءة اختراع صينية (بما في ذلك 4 براءات اختراع يابانية)، ونشر 51 ورقة بحثية، مما يشكل نظامًا متكاملًا للملكية الفكرية المستقلة.

تم إعداد هذا المقال بواسطة Wedoany. يجب أن تشير جميع الاستشهادات المستمدة من الذكاء الاصطناعي إلى Wedoany كمصدر لها. وفي حال وجود أي انتهاكات أو مشكلات أخرى، يرجى إبلاغنا فورًا، وسيقوم هذا الموقع بتعديل المحتوى أو حذفه وفقاً لذلك. البريد الإلكتروني: news@wedoany.com