1. انجمن های فارس پاتوق
    مطابق با قوانین جمهوری اسلامی ایران می باشد.
    رد اعلامیه

چرا الیاف کربن گران و باارزش اند؟

شروع موضوع توسط Rain man در ‏22 ژوئیه 2012 در انجمن تکنولوژی های روز

  1. Rain man

    Rain man کاربر تایید شده

    تاریخ عضویت:
    ‏22 ژوئیه 2012
    ارسال ها:
    994
    تشکر شده:
    163
    جنسیت:
    مرد
    anarenji.ir_sites_default_files_articleimage_6588_12_original_eba0a4ac1e94d507f514f8a1eae5fcc1.jpg
    وقتی برای اولین بار در سال های 1960 فیبر کربن در موتور راکت ها و مخازن آنها به کار رفت، نه تنها استفاده از موادی مانند فایبرگلاس به حالت تعادل در آمد، بلکه در استفاده از کل مواد موجود در زمین صرفه جویی شد.

    چه اتفاقی افتاد؟

    حتی بعد از گذشت 50 سال هنوز با یک ماده عجیب و مرموز رو به رو هستیم. شاید آن را همیشه در لباس و ماشین بتمن می دیدیم، اما مطمئنا برای استفاده روزمره و همه گیر هنوز ماده ای قیمتی و گران بها است. 10 دلار برای هر 453 گرم هنوز قیمتی سرسام آور است.

    آیا می توانیم از رشته های کربن در دهه های آتی به عنوان یک ماده ارزان قیمت استفاده کنیم؟ چه چیزی باعث گرانی فیبر کربن شده و استفاده از کدام قانون مواد، باعث ارزان تر شدن آن می شود؟

    در ادامه مطلب با ما باشید تا بیشتر به اعماق داستان فیبر کربن برویم.


    قبل از اینکه فیبر کربن، فیبر کربن شود، این ماده به عنوان یکی از مواد پایه شناخته می شد و مورد استفاده قرار می گرفت. پلیمرهای آلی که از اتصال اتم های کربن به یکدیگر تولید شده و رشته های طولانی مولکولی را ایجاد می کنند که به polyacrylonitrile معروف است. ماده ای شبیه به اکريليک که در لباس و فرش به کار می رود.

    اما برخلاف اکريليک این زنجیره مولکولی می تواند به موادی قوی تر و سبک تر از فولاد تبدیل شود و البته با قیمتی گرانتر! سه دلار برای هر پوند (453 گرم) کربن شاید به ظاهر قیمت گرانی نباشد، اما در زمینه صنعتی اعداد اهمین فراوانی می یابند.

    برای به دست آوردن مقداری کربن باید نیمی از موادی مانند اکريليک دور ریخته شوند تا بتوانیم به نتیجه برسیم. «محصول نهایی دو برابر ماده اولیه قیمت گذاری می شود، زیرا برای به دست آوردن آن، نیمی از مواد را هدر داده ایم.» این قسمتی از توضیحات باب نوریس از آزمایشگاه ملی Oak Ridge است. او در ادامه می گوید: «حتی قبل از اینکه ما بخواهیم هزینه انرژی و تجهیزات به کار رفته در تولید محصول نهایی را محاسبه کنیم، هر 453 گرم آن 5 دلار قیمت می خورد.»

    این قیمت 5 دلاری به ازای هر 453 گرم یک قیمت جادویی برای ورود فیبر کربن به صحنه اصلی کاربرد در اتومبیل و دیگر ابزارها است. زیرا مواد اولیه تولید این محصول، بخش بزرگی از بودجه و سرمایه را در مراحل تولید بر باد می دهند.

    بهتر است به هزینه های دیگر نیز توجه کنید! تحت فشار قرار دادن اکریلیک برای جدا کردن اتم های غیر-کربن از آن، به دستگاه هایی غول پیکر و گرمای بسیار زیادی نیاز دارد. یکی از دو مرحله اصلی پردازش، تثبیت اکسیداسیون (ترکیب با اکسیژن) است. طی این مرحله فیبرها از درون کوره های ۲۰ تا ۳۰ متری که گرمای چند صد درجه ای را پمپاژ می کنند، عبور داده می شوند. این فرآیند ساعت ها به طول می انجامد و انرژی زیادی را هدر می دهد.

    بعد از طی کردن مراحل بالا، مواد وارد یک چرخه به نام carbonization (تبدیل شدن به ذغال) می شوند. اگرچه کوره های موجود در این مرحله دارای طول کوتاه تری هستند و مدت زمان عبور مواد از آنها نیز کمتر است، اما حرارت بیشتری دارند. ما در مورد دمایی نزدیک 1000 درجه سیلیسیوس در مراحل ابتدایی و دمایی بسیار بالاتر در ادامه کار صحبت می کنیم. دمایی که حتی نمی توانید به آن فکر کنید.

    ماجرا به همین جا ختم نمیشود، حالا کار صاحبان کارخانه شروع می شود، آنها باید با اکریلیک هایی که در طول دوره حرارت دوام نیاورده اند روبه رو شوند. گازهای ناشی از این مواد بسیار سمی است و باید به شکلی تغییر یابند که محیط را آلوده نکنند. این نشان می دهد که «دوستدار محیط زیست بودن» ارزان نیست و باید بهایی برای آن پرداخت. این فرآیند به تجهیزات زیاد، فضای کار فراوان و انرژی بسیار زیادی نیاز دارد و همه اینها تنها برای تولید فیبر است.

    چند لحظه با ما باشید تا ببینیم در کجای فرایند تولید هستیم و مقصد ما کجاست. هنگام فکر کردن فیبر کربن، چه تصوری در ذهن تان نقش می بندد؟ نمای زیبا و جذاب، استحکامی همانند سنگ، بسیار سبک، قابی درخشان با بافت کاملا مشخص؟ خب ما اکنون تنها رشته های فیبر کربن را ساخته ایم. باید آنها را به صورت مشبک با یکدیگر پیوند دهیم تا استحکام یکدست و مناسبی را فراهم آورند.

    شما باید مطمئن باشید که تمام رشته ها به صورت موازی و هم اندازه کشیده شده اند و در کنار یکدیگر قرار دارند. هر رشته موج داری که در این شبکه قرار داشته باشد، فشار اضافی را به رشته های صاف وارد می کند و باعث شکستگی آنها می شود. برای جبران خسارت احتمالی ناشی شده از بافت های ناقص، تولیدکنندگان ممکن است 10 درصد بیشتر از نیاز، فیبرها را کشیده و صاف کنند.

    صاف و آماده کردن رشته های مرتب کربن، تنها کار ضروری تولیدکنندگان نیست. آنها به یک تقویت کننده برای کربن ها نیاز دارند، چیزی مانند فولاد درون بتن. اکنون کربن می تواند با رزین های حرارت داده شده (صمغ درخت کاج) ترکیب شود. ترکیب این دو ماده به شما امکان می دهد که شکل های خاصی را درست کنید. مشکل اینجاست که وقتی رزین ها شکل گرفتند، بدون طی کردن یک مرحله کامل حرارت دهی شکل آنها قابل تعویض نیست و هر اشتباه کوچک در چرخه تولید، به معنی هدر دادن وقت و هزینه است. فرآیند حرارت دهی ممکن است حدود یک ساعت به طول انجامد و در یک خط تولید صنعتی (مثلا قطعات اتومبیل) که با سرعت در حال کار است، این مدت زمان زیادی است که هدر می رود.

    بنابراین به دست آوردن فیبر کربن نه تنها به نوابغی احتیاج دارد که فرآیند تولید را بازسازی و مدیریت کنند، بلکه نیازمند دستگاه های بسیاری است. به همین دلیل نمی توان کربن را با قیمت پایین در اختیار داشت.

    برای مثال آکریلیک هایی که در لباس به کار می روند، هزینه تولید پایین تری دارند و به دستگاه های تخصصی کمتری احتیاج دارند. پس شاید بتوان هزینه اولیه آنها را 20 تا 30 درصد کاهش داد. به گفته نوریس آنها از مواد اولیه تولید فیبر کربن تجدید پذیر نیز استفاده می کنند. موادی همچون لیگنین که به جای استخراج از منابع نفتی گرانقیمت، از چوب تهیه می شود.

    همچنین یک فرآیند جانشین به نام «مبادله حرارتی برای استفاده از گرمای پلاسما» می تواند هزینه های تولید و زمان را پایین آورد. به گفته نوریس دیگر نیاز نیست که کل کوره را گرم کرد، فقط کافی است با استفاده از پلاسما اطراف رشته ها را حرارت داد.

    هنوز دانشمندان نتوانسته اند به یک فرآیند شیمیایی برای ترکیب کربن و رزین دست یابند. اما طبق پیش بینی های صورت گرفته، این کار 60 تا 70 درصد هزینه ها را کاهش می دهد. تغییر بزرگ در این فرایند آن است که مواد قابل ارتجاع در اثر حرارت را می توان به سرعت و دوباره و دوباره ذوب کرد که با چنین کاری، امکان اصلاح خطاهای پیش آمده در زمان کم و با هزینه پایین، باعث صرفه جویی در بودجه می شود.

    این محصول تغییر بزرگی در افق دید صنعت و تکنولوژی است. نوریس اشاره می کند که فیبر کربن در هواپیماهای مسافر بری جدید، مانند ایرباس A380 به خوبی جایگزین آلومینیم شده است. وی می گوید فیبر کربن در حال حرکت به سمت مسیر اصلی است. و البته صنایع و کارخانه ها هم باید از پس قیمت پرداختی در ازای دستیابی به کارایی خارق العاده آن برآیند.

    بهتر است شما نیز نگاهی به اطرافتان بیندازید، اگر وسیله ای دارید که در ساخت آن از فیبر کربن استفاده شده، قدردان آن باشید!


    منبع : نارنجی
     

    موضوعات مشابه

    momonina10 از این پست تشکر کرده است.
  1. کانال تلگرام

    اطلاعیه ها و اخبارهای فارس پاتوق ، مسابقات و جوایز
  2. گروه تلگرام

    کتاب مذهبی ، کتاب های درسی ، کتاب های علمی ، کتاب رمان
  3. برنامه تلگرام

    اپراتور ، نرم افزار های ارتباطی
  4. سرگرمی و تفریح تلگرام

    دانستنیهای جالب ، مرکز تخصصی ترول ، انواع فال ها و طالع بینی ها ، مطالب طنز آمیز ، اس ام اس و جوک
  5. آموزش تلگرام

    اخبار فارس پاتوق ، انتقادات و طرح های جدید فارس پاتوق ، نظر سنجی ، آموزش های لازم فارس پاتوق ، اطلاعیه های فارس پاتوق
  6. کانال موزیک تلگرام

    مداحی ایام فاطمیه ، مداحی ماه محرم ، موزیک های ایرانی ، موزیک های شاد ، آهنگ های خارجی ، آهنگ های پیشواز ایرانسل ، آهنگ های پیشواز همراه اول ، آهنگ های رومانتیک ، مداحی ، آهنگ های سنتی
  7. اخبار تلگرام

    اخبار حوادث ، اخبار جهان ، اخبار ورزشی ، اخبار پزشکی ، اخبار سیاسی - اقتصادی ، اخبار فرهنگی - هنری ، اخبار علمی
  8. مد و زیبایی تلگرام

    مدل لباس دخترانه ، مدل لباس زنانه ، مدل لباس پسرانه ، مدل لباس مردانه ، مدل لباس ، مدل لباس جدید ، مدل عینک ، مدل مو ، مدل ناخن ، عکس مدل
  9. کانال عکس تلگرام

    عکس های خنده دار ، عکس های بازیکنان ، عکس های ترسناک ، عکس های طبیعت ، عکس های حیوانات ، عکس های حوادث ، تصاویر عاشقانه ، تصاویر کارتونی ، عکس های اتومبیل ، تصاویر هنرمندان ، تصاویر کودکان ، عکس های متفرقه
  10. کانال فیلم تلگرام

    اپراتور همراه اول ، اپراتور ایرانسل ، اپراتور رایتل
  11. تبلیغات تلگرام و اینستاگرام

    آگهی های استخدام دولتی ، آگهی های استخدام غیر دولتی ، سوالات و پاسخ های آزمون های استخدامی
  12. کانالهای ادبی تلگرام

    تاریخ ، شعر و ادبیات ، نامه نگاری و انواع نامه ها
  13. گروه چت تلگرام

    ابزار های وبلاگ ، سئو و بهینه سازی وب سایت ، سیستم های مدیریت محتوا ، قالب های وبلاگ ، ابزار های وب سایت ، قالب های وب سایت ، معرفی وبلاگ و وب سایت های مفید ، کسب و کار در اینترنت ، کسب درآمد بدون اینترنت
  14. بهترین کانال های تلگرام

    هوا و فضا ، دانش و فن آوری در پزشکی ، دانش و فناوری در کامپیوتر ، دانش و فناوری در موبایل ، دانش و فناوری در وب سایت ها ، جنگ افزار ، تکنولوژی های روز
  15. نرم افزار اینستاگرام

    سیستم عامل ها ، لپ تاپ و تبلت ، نرم افزار ها ، سخت افزار ها ، بازی های کامپیوتری
  16. کانال پزشکی و سلامت تلگرام

    روانشناسی ، تغذیه ، بهداشت ، بیماری ها و روش درمان
  17. بهترین پیج اینستاگرام

    اخبار ورزشی ، معرفی ورزش ها و تیم ها ، شخصیت های ورزشی
  18. عکس اینستاگرام

    برنامه ریزی درسی ، مقطع آموزش ابتدایی ، مقطع آموزش راهنمایی ، مقطع آموزش متوسطه ، مقطع پیش دانشگاهی ، مقطع آموزش فنی حرفه ای ، مقطع آموزش کاردانش
  19. فیلم اینستاگرام

    مقالات کار آفرینی و طرح کسب و کار ، مقالات عمومی ، درخواست مقالات ، مقالات علمی
  20. آموزش اینستاگرام

    رشته های فنی و مهندسی ، رشته های علوم تجربی ، رشته های علوم پایه و انسانی ، رشته های هنر ، معرفی رشته های دانشگاهی ، معرفی دانشگاه های ایران ، رشته های پزشکی ، رشته های زبان انگلیسی
  21. کانال مذهبی تلگرام

    اهل بیت و علما ، احکام ، مولتی مدیای مذهبی
  22. کانال خانواده تلگرام

    خانواده ، هنر در خانه
  23. کانال آشپزی تلگرام

    انواع شیرینی ، انواع دسر ، انواع غذا ها و طرز تهیه آن ها ، خورش ها ، سوپ و سالاد ، ساندویچ و پیتزا ، سس و ترشی
  24. کانال گردش و گردشگری تلگرام

    معرفی مکان های زیارتی ، معرفی مکان های تفریحی ، معرفی مکان های شگفت انگیز ، معرفی شهرها و کشورها
  25. سایر موضوعات تلگرام

    اخبار و مطالب گوناگون خبری ، معما ها و چیستان ها ، اخبار گوناگون اینترنتی ، صندلی داغ ، گفتگو با کاربران ، بازارچه خرید و فروش ، زباله دان
  26. کانال تست روانشناسی تلگرام

    تست هوش
  27. کانال روانشناسی ازدواج تلگرام

    نکات قبل از ازدواج ، نکات بعد از ازدواج
  28. کانال مشاوره جنسی تلگرام

    راهنمایی علمی جنسی
XenForo Add-ons by Brivium ™ © 2012-2013 Brivium LLC.