اختراق صناعة ألياف البازلت في الصين يعزز تطوير صناعة الطيران والفضاء

الاختراقات التكنولوجية

• تصميم مغزل مبتكر: إن التجويف الداخلي شبه المنحرف المحسن والتحكم الدقيق في درجة الحرارة الموزعة للمغزل مكّن من إنتاج ألياف فائقة الدقة بأقطار أقل من 6 ميكرومتر بشكل مستقر، مما يقلل من معامل تقلب قطر الألياف.

• عملية الرسم بالذوبان المتدرج: لقد نجحت عملية السحب المنصهر المتدرج من شركة Mingshi New Material في تعزيز قوة الشد ومعامل المرونة للألياف.

• تكنولوجيا تعديل السطح:توفر هذه التقنية التوافق الحيوي والتكامل العظمي الحيوي مقاومة التآكل إلى الألياف.

تطبيقات الفضاء الجوي

• أداء المواد: ألياف البازلتيوفر نطاقًا واسعًا من درجات الحرارة للاستخدام طويل الأمد ومقاومة قوية فورية لدرجات الحرارة العالية، مما يحافظ على الاستقرار الهيكلي في ظل الاختلافات الشديدة في درجات الحرارة. قوة عالية وتسمح خصائص الوزن الخفيف بتقليل الوزن وتحسين مقاومة الصدمات للمكونات الهيكلية للمركبة الفضائية.

• الحماية الحرارية: ألياف البازلتتُستخدم مركبات مصفوفة السيراميك المُقوّاة في طبقة الحماية الحرارية لكبسولات العودة، مما يُخفّض الوزن ويُحسّن التوصيل الحراري للتحكم في تقلبات درجة الحرارة داخل المقصورة. كما حسّنت طبقة العزل الحراري في مقصورة مركبة الهبوط تشانغ آه 6 استقرار درجة حرارة معداتها.

• هياكل ومكونات المركبات الفضائية: يمكن للمكونات الهيكلية خفيفة الوزن، مثل حوامل الأقمار الصناعية، أن تُخفّض الوزن، وتُطيل عمر التعب، وتُخفّض تكاليف الإطلاق. كما أن المكونات المقاومة للحرارة العالية تُحسّن درجات حرارة تشغيل المحرك، وتُحسّن كفاءة الوقود، وتُطيل عمر الشفرات، مما يجعلها مناسبة لأنظمة توصيل وقود الصواريخ.

• التصنيع القمري في الموقع: ألياف البازلت يمكن استخدامها لإنتاج مواد بناء من موارد محلية على القمر، مما يُخفّض تكاليف النقل. تتميز بدلات الفضاء بطبقة حماية حرارية مصنوعة من هذه الألياف، ما يجعلها قادرة على تحمل البيئات القاسية، وتوفير الحماية من الأشعة الكونية، وتقليل الوزن، وتحسين القدرة على الحركة.

النظام البيئي الصناعي

• القدرة التنافسية للإنتاج والتكلفة: تمثل الصين أغلب العالم ألياف البازلت إنتاجية عالية، بطاقة إنتاجية كبيرة ونسبة متزايدة من الألياف فائقة الدقة. وتؤدي قدرتها التنافسية القوية من حيث التكلفة إلى زيادة مستمرة في انتشارها في سوق المواد المركبة عالية الجودة.

• الابتكار التكنولوجي والمعايير: تُحفّز الإنجازات المتواصلة في التقنيات الأساسية التعاون بين فرق بحثية متعددة لتعزيز التصنيع. وقد تقدّمت الصين بطلبات للحصول على عدد كبير من براءات الاختراع ذات الصلة، ممهّدةً الطريق نحو إرساء المعايير الدولية وتذليل العقبات التكنولوجية.

• التوسع في السوق العالمية: تُصدّر منتجاتها إلى العديد من الدول، وتحتلّ حصة سوقية كبيرة في مختلف المجالات. وقد أنشأت شركة مينغشي للمواد الجديدة مركز خدمة في ألمانيا للمشاركة في مشاريع التعاون الدولي.

الاتجاهات المستقبلية

• المواد الذكية: يمكن للمواد الذكية المستجيبة للحرارة ضبط خصائص العزل الحراري الخاصة بها تلقائيًا، في حين يمكن لتقنية الطلاء ذاتية الشفاء تحسين الموثوقية في بيئة الفضاء.

• التصنيع المتقدم: الطباعة ثلاثية الأبعاد باستخدام ألياف الريجوليث القمري تُمكّن من بناء قواعد قمرية بسرعة. مركبات مصفوفة السيراميك فائقة الحرارة مناسبة لمركبات المريخ المأهولة.

• التنمية المستدامة: يمكن لتقنية إعادة التدوير المغلقة أن تزيد من معدل استعادة الألياف المهملة وتحافظ على قوة الألياف المعاد تدويرها. كما أن استخدام الراتنجات الحيوية يمنع تراكم الحطام الفضائي.

يُمثل الإنتاج الضخم لألياف البازلت فائقة الدقة، بمقياس ألف طن ميكرون، نقلة نوعية للصين في مجال الألياف غير العضوية عالية الأداء. ويعالج تطبيقها في قطاع الفضاء والطيران عوائق الأداء التي تواجهها المواد التقليدية. ومع استمرار التطوير التكنولوجي وتوسيع القدرات، من المتوقع أن تصبح ألياف البازلت خيارًا رئيسيًا لمواد الفضاء والطيران، مما يوفر دعمًا أساسيًا لرحلة الصين نحو أن تصبح قوة فضائية كبرى وتحقيق أهدافها المتعلقة بالكربون المزدوج.