طريقة جديدة لصنع ألياف الكربون

طريقة جديدة لصنع ألياف الكربون - الاكتشاف بواسطة ديفيد إل تشاندلر

قام David L. Chandler ، الباحث في معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا ، باكتشاف رائد في مجال إنتاج ألياف الكربون. تعتبر ألياف الكربون مادة أساسية في العديد من الصناعات ، بما في ذلك صناعة الطيران والسيارات والبناء ، نظرًا لارتفاع نسبة القوة إلى الوزن والمتانة. ومع ذلك ، فإن عملية إنتاج ألياف الكربون التقليدية مكلفة وتستهلك الكثير من الطاقة. يقدم اكتشاف تشاندلر طريقة جديدة وأكثر فاعلية لصنع ألياف الكربون.

في إنتاج ألياف الكربون التقليدية ، يتم تسخين ألياف البوليمر إلى درجات حرارة عالية للغاية ، حوالي 2500 درجة فهرنهايت ، في بيئة خالية من الأكسجين. تسمى هذه العملية الانحلال الحراري وتؤدي إلى تكوين ألياف الكربون. ومع ذلك ، تتطلب هذه العملية الكثير من الطاقة وتنتج كمية كبيرة من انبعاثات الغازات. يقدم اكتشاف تشاندلر طريقة جديدة تسمى "الانحلال الحراري للبلازما الباردة".

يتضمن الانحلال الحراري للبلازما الباردة استخدام بلازما منخفضة الحرارة ، وهو غاز تم تأينه ، لتفكيك ألياف البوليمر إلى ألياف الكربون. تتطلب هذه العملية طاقة أقل بكثير من الانحلال الحراري التقليدي لأنه يمكن توليد البلازما في درجة حرارة الغرفة. بالإضافة إلى ذلك ، ينتج الانحلال الحراري للبلازما البارد انبعاثات غازية أقل.

اختبر فريق تشاندلر العملية الجديدة على مجموعة متنوعة من ألياف البوليمر ، بما في ذلك البولي أكريلونيتريل (PAN) واللجنين. يستخدم PAN بشكل شائع في إنتاج ألياف الكربون التقليدية ، بينما يعتبر اللجنين منتجًا ثانويًا لصناعة الورق ولب الورق. وجد الفريق أنه يمكن تحويل كلتا المادتين بنجاح إلى ألياف كربونية باستخدام عملية الانحلال الحراري بالبلازما الباردة.

يمكن أن يكون لهذا الاكتشاف تأثير كبير على صناعة ألياف الكربون من خلال جعل عملية الإنتاج أكثر استدامة وفعالية من حيث التكلفة. بالإضافة إلى ذلك ، فإن استخدام اللجنين كمصدر يمكن أن يقلل من النفايات في صناعة الورق واللب. يواصل تشاندلر وفريقه تحسين عملية الانحلال الحراري للبلازما الباردة ويأملون في توسيع نطاقها للاستخدام الصناعي في المستقبل القريب.

في الختام ، يعتبر اكتشاف David L. Chandler للانحلال الحراري للبلازما الباردة لإنتاج ألياف الكربون تطورًا رئيسيًا في مجال علم المواد. هذه العملية الجديدة لديها القدرة على جعل إنتاج ألياف الكربون أكثر استدامة وفعالية من حيث التكلفة ومتعدد الاستخدامات. سيكون من المثير أن نرى كيف تتطور هذه التكنولوجيا في السنوات القادمة.