ما هي استخدامات الكربون في السيارات؟
تتنوع استخدامات الكربون في السيارات، حيث يمكن أن يدخل في التركيبات الداخلية أو في الأجزاء الإضافية، ولكن بشكل عام يستخدم الكربون على شكل ألياف في تصنيع هياكل السيارات الخارجية، وذلك لجعل السيارات أقل وزنًا مع الحفاظ على قدر عال من الصلابة للهيكل، ويمكن استخدامه ككربون نقي أو كربون جزيئي أو على شكل ألياف والتي تعد ثورة علمية تتسابق جميع الشركات في استخدامها، ويتصف الكربون بالقوة والمتانة وخفة الوزن في الوقت ذاته، كما أن عملية تصنيعه هي عملية شاقة ويدوية في جزء كبير منها.[١]
ما هي ألياف الكربون؟
ألياف الكربون هي عبارة عن خيوط بلورية قوية ورفيعة من الكربون يتم دمجها مع نسيج من البوليمر لتجتمع خصائص هذه المكونات وإنتاج مادة لا يمكن مقارنة قوتها بوزنها، ويطلق على ألياف الكربون المستخدمة في السيارات CFRP.[٢][٣]
ما هي خصائص ألياف الكربون؟
تمتاز ألياف الكربون بالعديد من الميزات التي تجعل من الشركات المصنعة للسيارات تلجأ إليها، ومن هذه المميزات:
الصلابة العالية
إن المكونات المصنوع منها ألياف الكربون تعطي الاستقرار والصلابة للألياف، وعند استخدام هذه الألياف في المكان الصحيح في السيارة، فهي تعمل على امتصاص الطاقة الناتجة عن التصادمات؛ وبالتالي توفير الحماية والسلامة بشكل أكبر.[١]
الوزن الخفيف
تشكل ألياف الكربون مادة خفيفة الوزن بشكل كبير، خاصة عند مقارنتها مع المكونات الأخرى، حيث أن استخدام الألمنيوم يشكل وزن أكثر من ألياف الكربون بحوالي 20 - 30% من الوزن النهائي، أما استخدام الفولاذ فهو أثقل بالضعف من وزن ألياف الكربون، وبالتالي استخدام أقل للطاقة سواء باستهلاك الوقود أو الكهرباء.[١][٣]
مرونة تشكيل ألياف الكربون
إن سهولة تشكيل ألياف الكربون على الهيئة المرغوبة تتيح المجال أمام إنتاج الكثير من القطع، حيث يمكن لألياف الكربون أن تدخل في تكوين أسقف السيارات بالإضافة إلى الأعمدة، كما أنها مهمة في تشكيل أجزاء من الهيكل الخارجي للسيارة،[١][٢] ويعود سبب سهولة تشكيل هذه الألياف الكربونية لتميزها بتحمل قوة الشد الواقعة عليها.[٣]
عمر افتراضي طويل
إن تحمل ألياف الكربون للحرارة العالية والتغيرات والتقلبات الجوية ومقاومتها للتآكل يعمل على إطالة عمرها الافتراضي وبقائها لفترات طويلة من الزمن.[١][٣]
زيادة السرعة وتقليل الضوضاء
عند استخدام ألياف الكربون في تصنيع إطارات السيارة، فهذا يعود على السيارة بزيادة السرعة والثبات على الطريق مما يقلل من مستوى الضوضاء الناتج على الطريق.[٢]
عنصر ذي جمالية تصميم
على الرغم من إمكانية تطبيق الطلاء على القطع المستخدم فيها الألياف الكربونية، إلا أن أغلب المصممين يرغبون في تركها كما هي دون طلاء، لما تشكله تركيبة الألياف الكربونية من ملمح جمالي يطفي على السيارة منظراً فريداً وأنيقاً.[٤]
خطوة أقرب لحياة صديقة للبيئة
توفر ميزات التي تتصف بها السيارات المصنعة باستخدام الألياف الكربونية بالكثير من الميزات، حيث أن قلة وزن السيارة المحتوية على الألياف الكربونية تعمل على تقليل استهلاك الطاقة وبالتالي التقليل من انبعاثات الغازات المضرة للبيئة الناتجة عن استخدام الطاقة سواء كانت سيارة تعمل بالوقود أو بالطاقة، الأمر الذي شجع المهندسين حالياً على الاستمرار بتحسين هذه الصفات بشكل أكبر لتقليل المسافة بين البيئة والسيارات بشكل أكبر.[٢]
ما هي سلبيات الألياف الكربونية المستخدمة في السيارات؟
كسائر المنتجات، لا بد من مواجهة بعض السلبيات عند تصميم المنتجات خاصة الجدية منها، ومن عيوب الألياف الكربونية المستخدمة في السيارات نذكر ما يلي:
عملية تصنيع معقدة
إلى أن يتم إنتاج الألياف الكربونية، فإن المكونات تمر بالكثير من الخطوات والعمليات المعقدة، والتي يتم بذل الكثير من الوقت والجهد فيها قبل تخرج بالشكل المناسب للسيارات، وقبل أن تصبح جاهزة للاستخدام المباشر.[٥]
ارتفاع ثمنها
ما زالت الألياف الكربونية تستخدم في إطار السيارة الراقية والرياضية بشكل خاص وفي حدود معينة، ويعود قلة استخدامها إلى ثمنها المرتفع والباهظ مقارنة مع السيارات المصنعة من المواد التقليدية، الأمر الذي قد يحتاج إلى بعض الوقت قبل أن تصبح السيارة المصنعة باستخدام الألياف الكربونية في متناول الجميع.[٥]
غير قابلة للإصلاح
تعتبر القطع المصنعة من الألياف الكربونية قطعاً لا يمكن إصلاحها، ويعود ذلك إلى أنها مصممة ومركبة على السيارة بشكل خاص، إلا أنه يمكن استبدال القطعة بالشكل الكامل بأخرى جديدة كلياً لتحل محل التالفة، وعلى الرغم من ذلك فإن قطع الغيار هذه أيضاً تعتبر مكلفة وباهظة مقارنة من القطعة المصنعة من المواد التقليدية.[٥][٦]
المراجع
- ^ أ ب ت ث ج "carbon fiber", bmw, Retrieved 26/2/2022. Edited.
- ^ أ ب ت ث "Carbon fibre application in the automotive industry", oponeo, 3/8/2021, Retrieved 26/2/2022. Edited.
- ^ أ ب ت ث "WHAT IS CARBON FIBER?", dragonplate, Retrieved 26/2/2022. Edited.
- ↑ Gabrielle DeSantis (21/10/2020), "What Does Carbon Fiber Actually Do for Your Car?", motorbiscuit, Retrieved 26/2/2022. Edited.
- ^ أ ب ت "- The Advantages And Disadvantages Of Carbon Fiber Series For The Automotive Industry-", tanchaintech, 20/4/2020, Retrieved 26/2/2022. Edited.
- ↑ "The Pros and Cons of Carbon Fiber Material vs Aluminum Cars", dentgoalie, Retrieved 26/2/2022. Edited.
