أخبار ar.wedoany.com، تمكنت جامعة آخن للعلوم التطبيقية (FH Aachen) من تقليص مدة مرحلة التثبيت الحاسمة في إنتاج ألياف الكربون من 60 دقيقة إلى 7 دقائق، باستخدام تقنية بلازما جديدة، مع خفض استهلاك الطاقة بنسبة 80%، وتقليص طول خط الإنتاج من 30 مترًا إلى حوالي 4 أمتار.
تُستخدم ألياف الكربون كمادة تقوية في المواد المركبة (البلاستيك المقوى بالألياف، FVK)، وتجد تطبيقات واسعة في صناعة الطائرات، وصناعة السيارات، ودوارات مولدات طاقة الرياح، وغيرها. حاليًا، تُنتج ألياف الكربون عادةً من بلاستيك بولي أكريلونيتريل (PAN) في أفران، وهي عملية معقدة ومكلفة. تُنتج ألياف PAN عادةً من قبل شركة باير (تحت العلامة التجارية Dralon) أو شركة هويشت (تحت العلامة التجارية Dolan). تتكون العملية التقليدية من مرحلتين: التثبيت والكربنة. في مرحلة التثبيت، تمر ألياف PAN بسرعة ملليمترية عبر فرن صناعي يبلغ طوله حوالي 30 مترًا، ويتم تسخينها عند درجة حرارة حوالي 300 درجة مئوية لمدة 60 دقيقة، مما يستهلك طاقة هائلة ويكبد تكاليف إنشاء عالية للمباني.
اكتشف باحثون في معهد الموجات الدقيقة وتقنيات البلازما (IMP) التابع لجامعة آخن للعلوم التطبيقية أن البلازما المستقلة يمكنها تغيير هذا الوضع. في المراحل المبكرة من البحث، جرت محاولات لمعالجة سطح ألياف PAN باستخدام نفاثات البلازما، وتبين أن البلازما توفر طاقة كافية، لكن تأثير النفاثات أدى إلى تركيز الطاقة على نقاط محددة من الألياف، مما تسبب في احتراقها. بالإضافة إلى ذلك، تعتمد البلازما الاصطناعية التقليدية على مكونات مثل الأقطاب الكهربائية. صرح البروفيسور الدكتور هولجر هويرمان، مدير المعهد، أن فريق البحث نجح في فصل البلازما عن الأقطاب الكهربائية، وأصبح بإمكانهم تشكيل البلازما بحرية، مما أنتج بلازما مستقلة أسطوانية الشكل وممتدة. يمكن استخدام هذه البلازما كأداة، حيث تمر ألياف PAN من خلالها دون الحاجة إلى تلامس مباشر، مما يضمن توزيعًا متجانسًا للحرارة ويتجنب احتراق الألياف، ويحقق تثبيتًا محكومًا.
في الطريقة الجديدة، تمر ألياف PAN عبر الجهاز بسرعة 1 ملليمتر في الثانية، مما يقلل إجمالي زمن المكوث من 60 دقيقة إلى 7 دقائق فقط للتثبيت الكامل. ينخفض استهلاك الطاقة في مرحلة التثبيت بنسبة 80%، ويتقلص طول خط الإنتاج من 30 مترًا إلى حوالي 4 أمتار. يشير الباحثون إلى أنه يمكن تحسين هذا الجهاز بشكل أكبر ليتوافق مع التطبيقات الصناعية، على سبيل المثال، من خلال ترتيب 16 جهاز بلازما جديد في مصفوفة 4×4 بالتوازي، وعندها يمكن تقليص زمن مكوث الألياف في الفرن إلى 6 دقائق. ومن المتوقع أن يؤدي المزيد من التحسين إلى تقليص الوقت إلى 4 دقائق على الأقل.
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
