معضلة تطوير الألياف الزجاجية المقواة بالبوليمر

1. صعوبات التحضير

تُعد جودة الألياف الغذائية أحد العوامل المهمة التي تؤثر على جودة BFRPومع ذلك، يركز البحث الحالي حول البوليمر المقوى بألياف البازلت (BFRP) في الغالب على اختلاف تأثير تحسين ألياف البازلت مقارنةً بالألياف الأخرى على خصائص المادة، بالإضافة إلى تحديد الخصائص المختلفة للبوليمر المقوى بألياف البازلت في ظل مواد مختلفة. ويوجد نقص في الأبحاث حول البازلت المكونات، وتوزيع الموارد، وعملية إنتاج أفران البازلت، والخصائص الفيزيائية والميكانيكية، والخصائص الفيزيائية والميكانيكية لألياف البازلت المقواة بالبوليمر (BFRP) بناءً على المواد الخام من مناطق مختلفة. ونظرًا للاختلافات الكبيرة في مكونات البازلت بين المناطق المختلفة، فإن ذلك يؤدي إلى اختلافات كبيرة في جودة دفعات أفران البازلت المختلفة. فعلى سبيل المثال، في عملية الإنتاج، إذا لم يتم تحسين تصنيف البازلت بشكل أكبر، وباستخدام نفس ظروف العملية، فلن يتم صهر البازلت بشكل كامل، مما يحد من إنتاج أفران بازلت عالية الأداء، ويؤثر سلبًا على تصنيعها.BFRPفي الوقت الحالي، ونظرًا لقصور عملية تحضير ألياف البازلت، فإن عامل تشكيل الأغشية المستخدم في إنتاجها يُستخدم في الغالب في إنتاج عوامل تشكيل الأغشية المستخدمة في إنتاج ألياف أخرى؛ كما أن المصهور عالي الحرارة لا يتجانس تمامًا، مما يؤدي إلى تكسر شديد في الخيوط. وتُستخدم مصانع إنتاج ألياف البازلت المحلية عمومًا في أفران بوتقة صغيرة الحجم، مما يجعل إنتاج ألياف البازلت عالية الأداء أقل تقييدًا للتصنيع الصناعي واسع النطاق، وبالتالي يقلل من إنتاجها. وبسبب عملية إنتاج ألياف البازلت، وتآكل لوحة التسريب، والحاجة إلى تجديدها بشكل متكرر، يبلغ متوسط ​​عمر لوحات التسريب الصغيرة 9 أشهر فقط، بينما يبلغ متوسط ​​عمر لوحات التسريب الكبيرة حوالي 11 شهرًا. وتُصنع لوحات التسريب في الغالب من سبائك البلاتين، وهي مكلفة، مما يؤدي إلى ارتفاع تكلفة إنتاج ألياف البازلت، ويعيق تطوير ألياف البازلت المقواة بالبوليمر (BFRP) نحو خفض التكلفة. تُعدّ عملية دمج ألياف البازلت مع مواد أخرى من العوامل المهمة التي تؤثر على جودة البوليمر المقوى بألياف البازلت. BFRP عند تحضيرها بعملية المزج المباشر، فإن السطح الأملس لـ BF وخصائص BF التي لا تتفاعل بسهولة مع المواد الأخرى ستؤدي إلى عدم وجود رابطة قوية بين BF والمادة، مما يسهل انفصالها عن المادة، وبالتالي ينتج عنه BFRP لا يمكن أن يصل تأثير تحسين الأداء إلى المستوى المتوقع، بل قد يقلل من قوة المادة الأصلية وظاهرة مقاومة الماء. تنتج عملية دمج التشريب مواد أساسية من ألياف الكربون المقواة بالبوليمر (BFRP) بدقة عددية أعلى. لذلك، للحصول على أداء أعلى BFRPتُعدّ متطلبات نسبة BF إلى المُعدِّلات والمواد الأخرى، وظروف الخلط في ظلّ مصفوفات مختلفة، أكثر صرامة. ومع ذلك، لا يزال هناك مجال لإجراء بحوث معمّقة حول تحسين نسب الخلط والعمليات في عملية تصنيع المواد المركبة.

2. اختناق التعديل

يُستخدم تعديل واجهة الألياف حاليًا بشكل أساسي لحل مشكلة ربط الألياف بالمواد في BFRPعلى الرغم من أن جميع هذه الطرق تُحقق هدف زيادة مساحة السطح النوعية وقوة الترابط بين الأسطح البينية، إلا أن لكل طريقة تعديل قيودًا معينة، مثل عدم إمكانية تطبيقها على نطاق واسع، وتلويث البيئة، وتعقيد العمليات. ورغم أن العديد من أنواع تعديل المركبات تُكمل مزايا بعضها البعض، إلا أنه لا يوجد حاليًا تحليل منهجي لنسبة التوافق، وتأثير التعديل، والتطبيق العملي لتعديل مركبات أسطح BF البينية في مختلف المواد. يُمكن أن يُؤدي مزج الألياف إلى تأثير هجين إيجابي مُكمّل، ولكن هناك العديد من العوامل التي تُؤثر على تأثير تعزيز مزج الألياف. يُمكن أن تُحقق أطوال وأنواع الألياف المختلفة تأثيرات تقوية مُختلفة، كما أن الإفراط في المزج أو نقصه سيؤثر على تأثير التقوية، ولن يُحقق النتائج المرجوة، بل وقد يُقلل من أداء المادة نفسها. على الرغم من وجود دراسات حول طول المزج الأمثل والجرعة وبيانات تحسين الأداء للألياف الزجاجية تحت مصفوفات مختلفة، إلا أن التقدم المحرز في البحث حول عملية تحسين المزج بناءً على مواد مختلفة يختلف، وهناك نقص في البحث المنهجي والتلخيص حول أنواع وأطوال ونسب وجرعات وعمليات خلط الألياف المخلوطة.

3- صعوبات التقديم

يُعدّ تدعيم هياكل المباني ورصف الطرق من أكثر استخدامات البوليمر المقوى بالألياف الزجاجية (BFRP) شيوعًا، حيث يُستخدم على نطاق واسع. وتُخلط معظم أنواع البوليمر المقوى بالألياف الزجاجية مباشرةً مع الخرسانة والتربة والأسفلت والجبس وغيرها من المواد المركبة. إلا أن قيمته المضافة منخفضة، وتركز الأبحاث الحالية على هذه المنتجات بشكل أساسي على قوة عينات البوليمر المقوى بالألياف الزجاجية. مقاومة التآكل، المسامية، وما إلى ذلك، ومع ذلك، هناك عدد قليل من المواد المذكورة أعلاه في التطبيقات الهندسية الفعلية في بيئة أداء الإحصاءات والبحوث.BFRP في مجال تصنيع السيارات خفيفة الوزن وعالية المتانة، ومواد الفضاء خفيفة الوزن عالية الحرارة، وتطبيقات صفائح الأنابيب المقاومة للتآكل عالية المتانة، وما إلى ذلك، هناك نقص طفيف. ومع ذلك، توجد إحصاءات ودراسات قليلة حول أداء BFRP في التطبيقات الهندسية الفعلية. على سبيل المثال، لا تزال معالجة نهايات الأنابيب المصنوعة من البوليمر الحراري المركب وتقنية توصيل الأنابيب تعاني من قصور، ومن حيث مقاومة الضغط العالي، فإن أنابيب وأغلفة النفط المصنوعة من ألياف الكربون المقواة بالبوليمر (BFRP) لها قيود كبيرة.