ما هي أنواع حبال القوارب المصنوعة من الألياف العضوية؟

2023-11-30 02:45:51

يتمتع حبل الأراميد بخصائص ميكانيكية متميزة في درجات الحرارة العالية وهو مناسب لسيناريوهات التطبيقات ذات درجات الحرارة العالية. بالمقارنة مع الأراميد، تتمتع ألياف البولي أريلات بمقاومة زحف ممتازة ومناسبة لظروف التحميل طويلة المدى. يتمتع حبل البولي إيثيلين عالي الوزن الجزيئي بقوة شد ممتازة جدًا، ولكنه حساس جدًا لدرجات الحرارة والأحمال المرتفعة. تتمتع ألياف البوليميد بمقاومة ممتازة للإشعاع وثبات حراري، وهي واحدة من المواد المثالية لتحل محل الأراميد. توفر خصائص الأداء لأربعة ألياف عضوية عالية الأداء ضمانًا لتلبية احتياجات مواد الألياف للحبال المضفرة.

الاسم الكامل لألياف بولي أريلات هو ألياف بولي أريلات الكريستال السائل (LCP)، والتي يتم تصنيعها من بلمرة التكثيف لحمض 4-هيدروكسي بنزويك وحمض 2-هيدروكسي-6-نفثويك. بالمقارنة مع الأراميد، تتمتع ألياف البولي أريلات بمقاومة زحف ممتازة وثبات كيميائي. تم استخدام ألياف البولي أريلات في الوسائد الهوائية العازلة للهبوط لمركبتي Spirit وOpportunity Mars وحبال مكابح الهبوط لمركبة Curiosity Mars. ومن المتوقع أن يتم استخدامه في المستقبل في معدات استكشاف المريخ مثل بدلات المريخ ومخفضات الهبوط القابلة للنفخ ووحدات السكن. ومع ذلك، فإن ألياف البولي أريلات ستخضع لتدهور كبير في الأداء بعد تعريضها للأشعة فوق البنفسجية، مما يحد من استخدامها في الهياكل الفضائية القابلة للنفخ مثل المناطيد الستراتوسفيرية.

الاسم الكامل لألياف الأراميد هو ألياف البولياميد العطرية. الميزة البارزة لحبل الأراميد هي أنه لا يزال يحتفظ بخصائص ميكانيكية ممتازة عند درجة حرارة عالية تصل إلى 170 درجة مئوية. يمكن استخدام المواد المركبة المقواة بالأراميد في قباب الرادار، وواجهات الصواريخ، وأغلفة المحركات، وما إلى ذلك لتقليل الجودة الهيكلية بشكل فعال مع تحسين الأداء. ومع ذلك، فإن قوة الترابط بين ألياف الأراميد والراتنج أو المصفوفة المطاطية تحتاج إلى تحسين، ويعد التعديل التعاوني بواسطة البلازما والإنزيمات البيولوجية وغيرها من الطرق أحد اتجاهات التطوير الرئيسية في المستقبل.

يتم تصنيع ألياف البوليميد (PI) بشكل أساسي من اثنين من المونومرات: ديانهيدريد وديامين. يحتوي الجزيء على عدد كبير من المجموعات العطرية المرتبطة بروابط إيميدية. لذلك، تتمتع ألياف البوليميد بثبات حراري ممتاز. ، مقاومة الإشعاع وخصائص العزل الكهربائي، غالبًا ما تستخدم في المواد العازلة خفيفة الوزن للمركبات الفضائية، والمواد الهيكلية ومواد الحماية من الإشعاع، وما إلى ذلك. في السنوات الأخيرة، مع تطوير ألياف PI عالية القوة وعالية المعامل، تتفوق قوتها ومعاملها على ألياف الأراميد، ولها إمكانات تطبيق ضخمة في الهياكل الحاملة للمركبات الفضائية.

تتم بلمرة ألياف البولي إيثيلين ذات الوزن الجزيئي العالي للغاية (UHMWPE) من مونومر البولي إيثيلين، مع كتلة جزيئية نسبية تتراوح بين 3.5 مليون و7.5 مليون. تبلغ كثافة ألياف UHMWPE 0.97 جم/سنتيمتر مكعب فقط، ويمكن أن تصل قوتها المحددة إلى 370cN/tex. وهي حاليًا ألياف عضوية تتمتع بأعلى قوة محددة. غالبًا ما يتم استخدام ألياف UHMWPE في المواد المقاومة للرصاص خفيفة الوزن والحبال البحرية. بسبب القوة الضعيفة بين سلاسلها الجزيئية، فمن السهل أن تتشوه تحت درجة الحرارة العالية والقوة الخارجية. لذلك، كان تعديل الزحف للحبال البحرية المصنوعة من البولي إيثيلين عالي الوزن الجزيئي أحد النقاط الساخنة للبحث في السنوات الأخيرة.

تتميز الحبال الليفية عالية الأداء بخصائص فيزيائية وكيميائية خاصة وتلعب دورًا مهمًا في مجالات الدفاع الوطني والصناعة العسكرية والفضاء وغيرها من المجالات. إنها مادة استراتيجية مهمة. وفقا للتركيبات الكيميائية المختلفة، يمكن تقسيم حبال الألياف عالية الأداء إلى فئتين: غير عضوية وعضوية. بالمقارنة مع الألياف غير العضوية التي تمثلها ألياف الكربون، فإن الألياف العضوية تتمتع بمقاومة أفضل للتآكل وقابلية للنسيج. ولذلك، فإن معظم الحبال مصنوعة من الألياف العضوية. تشتمل حبال الألياف العضوية عالية الأداء بشكل أساسي على ألياف عطرية ممثلة في ألياف الأراميد والبولي أريلات والبوليميد والأوليفين ممثلة في حبال البولي إيثيلين ذات الوزن الجزيئي العالي للغاية.