تمثل مركبات ألياف الكربون بالحرارة تقدمًا كبيرًا في هندسة المواد ، حيث تجمع بين ألياف الكربون عالية الأداء مع مصفوفات البوليمر بالحرارة لإنشاء فئة جديدة من المواد الهيكلية. على عكس مركبات الحرارة التقليدية التي تعالج بشكل لا رجعة فيها من خلال التفاعلات الكيميائية ، تستخدم المركبات بالحرارة البوليمرات التي تليّن عند تسخينها وتصلبها عند التبريد ، مما يتيح إعادة صياغة وإصلاح خاصية تغيير اللعبة في استدامة التصنيع.
تبدأ هذه المركبات بألياف الكربون ، التي يتم اشتقاقها عادة من سلائف polyacrylonitrile (PAN) من خلال الانحلال الحراري المتحكم فيه. يتم تضمين الألياف في راتنجات البلاستيك الحراري مثل الكيتون الأثير البولي (PEEK) أو البولي أميد (PA) أو كبريتيد البوليفينيلين (PPS). تختلف عمليات التصنيع ، ولكن الأساليب الشائعة تشمل التشريب الذائبة-حيث تشبه المعاطف الراتنجات المنصهرة السحب والألياف الهجينة لألياف الراتنج مع ألياف الكربون. تتشكل المادة النهائية من خلال صب الضغط أو صب الحقن أو وضع الألياف الآلي (AFP) ، مع أوقات دورة تصل إلى دقيقتين للمكونات الرقيقة.
الميزة الرئيسية تكمن في قابلية إعادة تدويرها. على عكس مركبات الحرارة التي تتدهور أثناء إعادة التدوير ، يمكن إعادة تسخين الإصدارات الحرارية المرنة وإعادة تشكيلها وإعادة استخدامها دون فقدان الممتلكات. يتماشى هذا مع أهداف الاقتصاد الدائري ، وخاصة في الصناعات مثل السيارات حيث يعد الانتعاش في نهاية العمر أمرًا بالغ الأهمية. من ناحية الأداء ، فهي توفر مقاومة تأثير محسنة مقارنة بالحرارة بسبب الصلابة المتأصلة في مصفوفات البلاستيك الحراري. تعتمد التصميمات الداخلية للطائرات بشكل متزايد هذه المواد لمكونات المقصورة التي تتطلب كل من مقاومة الحريق (تلبية معايير 25.853 بكثير) وامتصاص طاقة التعطل.
تمتد التطبيقات الصناعية على إطارات الطائرات بدون طيار التي تتطلب دورات إنتاج سريعة ، وأجهزة التصوير الطبية التي تحتاج إلى شفافية الأشعة السينية ، وحاويات بطارية السيارات حيث تثبت قابلية اللحام إلى البنى التحتية المعدنية مفيدة. تظل التحديات في تحقيق التصاق على مستوى الألياف على مستوى الحرارة وإدارة تكاليف المواد الأعلى ، ولكن التطورات المستمرة في البلمرة في الموقع ونظم المواد الهجينة تهدف إلى سد هذه الثغرات. مع تشديد اللوائح البيئية وتعطي الصناعات الأولوية للتصنيع المستدام ، تستعد مركبات ألياف الكربون بالحرارة للانتقال من التطبيقات المتخصصة إلى التبني السائد ، وإعادة تشكيل كيفية تصميم واستعادة المواد عالية الأداء.
