חֲדָשׁוֹת

ככל שתחנות בסיס 5G הופכות צפופות יותר, אנטנות הטלפונים הניידים רבות יותר ורשתות כבלי סיבים אופטיים נרחבות יותר, דרישות החומרים לציוד תקשורת עוברות מ"מספקות" בלבד ל"קיצוניות": אובדן דיאלקטרי נמוך, מיגון אלקטרומגנטי גבוה, מבנה קל משקל ועמידות בפני הזדקנות.
הודות לתכונות כמו קבוע דיאלקטרי נמוך, בידוד טבעי ועמידות חזקה בפני מזג אוויר, סיבי בזלת מוצאים את מקומם ברכיבים מרכזיים כמו אנטנות תחנות בסיס, חלקי חיזוק כבלים אופטיים ורדומים. במקום להחליף חומרים קיימים, הם מציעים איזון מעולה בין ביצועים וחסכון בעלות עבור יישומים בתדר גבוה ומהירות גבוהה.

לאחרונה, לאחר שנים של התגברות על מכשולים טכניים, אוניברסיטת הטקסטיל של ווהאן הצליחה לצייר בזלת קשה לסיבים דקים יותר משערה אנושית ולארוג אותם ל"חליפות בזלת בקנה מידה דרקון" המסוגלות לעמוד בטמפרטורות של 1300 מעלות צלזיוס. פריצת דרך זו, שמשכה את תשומת ליבם של מפעלי טקסטיל מובילים, לא רק מטפלת בחסרונות המיגון של חליפות כיבוי אש מסורתיות, אלא גם משיגה ביצועים מעולים בעלות נמוכה יותר. נציגים מלשכת הכבאות וההצלה של ווהאן ביקרו לאחרונה באוניברסיטה כדי להזמין אצווה של חליפות אלו. החידוש משך עניין לא רק מצד עסקים מקומיים בהוביי אלא גם מצד חברות טקסטיל מובילות רבות ברחבי המדינה.

BFRP מתאים למבנים בעלי עומס בינוני עד נמוך בכטמ"מים קטנים ומציע ערך יישום מבחינת הפחתת משקל, עמידות בפני קורוזיה והפחתת שיכוך/ויברציה; עם זאת, יש להימנע משימוש בו באזורים הדורשים קשיחות גבוהה. אם קשיחות אינה גורם קריטי אך העלות כן, BFRP מציע יעילות עלות טובה משמעותית מ-CFRP.

החל מדגלי הלאום מסיבי בזלת הפרושים בצד הרחוק של הירח, דרך המבנים העיקריים של פלטפורמות גידול ימי במעמקי הים, ועד ליסודות התשתית העמידים בפני סדקים של כבישים מהירים, חומרי בזלת בלטו הן בסביבות קיצוניות והן בפרויקטים הנדסיים יומיומיים בזכות עמידותם יוצאת הדופן בטמפרטורות גבוהות, עמידותם בפני קורוזיה וביצועיהם נגד הזדקנות.

סלע וולקני טבעי זה, שנוצר כתוצאה מהתקררות והתמצקות של מאגמה בעומק כדור הארץ, מציג מאפיינים "קשים" לאחר עיבוד העולים בהרבה על חומרים קונבנציונליים. כתוצאה מכך, הוא הפך לחומר חלופי מועדף בייצור יוקרתי, הנדסת תשתיות וחלל. היום, ננתח את עוצמת הביצועים של חומרי בזלת על פני שלושה ממדים מרכזיים כדי להבין בדיוק מה הופך אותם לכל כך חזקים.

גשרים חוצים את הים, טרמינלים במים עמוקים, חוות אנרגיית רוח ימית... בעוד ש"ענקים קולוסאליים" אלה שנבנו באוקיינוס ​​​​מרהיבים למראה, הם סובלים את "העינויים האכזריים" היומיומיים של סחף גלים, קורוזיה ממלח ובסיס, ומחזורים מתחלפים של רטוב ויבש. בסביבה כזו, הבטחת שמבני בטון קשים יישארו שלמים - נקיים מניפוץ, סדקים או כשל בטרם עת - היוותה זה מכבר אתגר מטריד עבור קהילת ההנדסה העולמית.

במשך זמן רב, סיבי פלדה שולבו לעתים קרובות בבטון כדי לשפר את הקשיחות ולמנוע סדקים. עם זאת, סיבי פלדה לעיתים קרובות מוכיחים את עצמם כלא מתאימים לתנאים הקשים של רסס מלח ומי ים; ברגע שיוני כלוריד חודרים לסדקים בתוך הבטון, סיבי הפלדה מחלידים ומתרחבים בנפח, מה שבאופן פרדוקסלי גורם לבטון להיסדק מבפנים החוצה ולהאיץ את קריסת המבנה.
לאחרונה, מחקר חומרים חדש המתמקד בעמידות גבוהה להנדסה ימית הציע פתרון מבטיח ביותר: סיבי בזלת - המיוצרים על ידי משיכת גדילים מסלע וולקני טבעי - יכולים לשמש לציפוי בטון ימי בשכבת "שריון" שכמעט חסינה מפני חלודה. זה מושג באמצעות מודל הדרגתיות רב-ממדית הכולל שילוב של "סיבים גדולים להדבקה מבנית" ו"סיבים קטנים לאיטום נקבוביות".

בעוד רחפנים חותכים את השמיים כדי לנטר שריפות יער, ורובוטים חכמים מבצעים משימות חוזרות ונשנות בדיוק רב על רצפת המפעל, הפעולה היעילה של ציוד חכם זה נתמכת לעתים קרובות על ידי "תמיכה קשוחה" שקל להתעלם ממנה: חומר חדש שמקורו בסלע וולקני - סיבי בזלת. למרות מראהו הצנוע, תכונותיו הייחודיות הפכו אותו למפתח לפתיחת מגבלות הביצועים של רחפנים ורובוטים, ובכך הניעו בשקט מהפכת חומרים בתחום הציוד החכם.

חומר אנאורגני חדשני זה, המיוצר על ידי התכת סלע בזלת טבעי בטמפרטורות הנעות בין 1,450°C ל-1,500°C ומשיכתו לסיבים, מתגאה במגוון יתרונות - כולל חוזק קל משקל, עמידות בפני מזג אוויר, עמידות בפני קורוזיה וידידותיות לסביבה - אשר כיום מזינים מהפכת חומרים בתעשיות הרחפנים והרובוטיקה. היום, בואו נחשוף את יכולותיו הנסתרות!

סיב בזלת הוא חומר סיבי אנאורגני המופק על ידי משיכת גדילים מעפרת בזלת טבעית לאחר שהתכה בטמפרטורות גבוהות. הוא זכה לתשומת לב רבה בזכות תכונותיו הפיזיקוכימיות יוצאות הדופן - ובמיוחד ביצועיו בסביבות טמפרטורה גבוהה. ראוי לציין, שסיב בזלת עמיד לטמפרטורות גבוהות - תת-קטגוריה מרכזית של חומר זה - מפגין ערך ייחודי ביישומים רבים הדורשים עמידות בפני טמפרטורות קיצוניות.

לאחרונה, עם מימוש מוצלח של יישומים מרכזיים - כגון משימת חקר הירח Chang'e-6 ופלטפורמת החקלאות הימית הראשונה בעולם המבוססת על סיבי בזלת במעמקי הים - סיבי בזלת מאיצים במהירות את הפיכתם מתוצאה של מחקר מעבדתי לחומר אסטרטגי חדש עם פרודוקטיביות תעשייתית מוחשית. סיבי בזלת, בעלי יתרונות משולבים של ידידותיות לסביבה, דל פחמן, קל משקל, חוזק גבוה, עמידות בפני מזג אוויר וקורוזיה, מקבלים כעת - מחוזקים על ידי מערכת מקיפה של ניטור איכות ותקנים - פריצות דרך ביישומים ברמת תעופה וחלל ומסחור נרחב במגזרים אזרחיים, ובכך משפרים באופן מתמיד את התחרותיות הכוללת של התעשייה.

בקהילת הרחפנים, סיבי פחמן נחשבים זה מכבר לסטנדרט "הזהב השחור". עם זאת, אם נמאס לכם מעלויות מופרזות, הפרעות חמורות לאות GPS או זרועות שלדה שמתנפצות לאבק בעת הפגיעה, אז "כוחו של הסלע הוולקני" - סיבי בזלת - משנה בשקט את חוקי המשחק.
בפרט, בד סיבי בזלת טוויל 200 גרם למ"ר אינו רק תחליף ישיר לסיבי פחמן; הוא מייצג צעד מרכזי באבולוציה של שלדות לרחפנים קטנים ובינוניים.

סיב בזלת הוא סיב רציף המופק מעפרת בזלת טבעית; העפרה עוברת התכה בטמפרטורה גבוהה ולאחר מכן נמשכת במהירות דרך תותב מסגסוגת פלטינה-רודיום. צבעה בדרך כלל מוצג כגוון חום-זהוב. עפרת בזלת עצמה היא סלע נפוץ הנוצר בעקבות התפרצויות געשיות, והיא גם שופעת עתודות וגם מפוזרת באופן נרחב ברחבי קרום כדור הארץ. הפיכת אבן נפוצה זו לסיב בעל ביצועים גבוהים מדגימה את התושייה של מדע החומרים המודרני.
מבחינת ההרכב הכימי, סיבי בזלת מורכבים בעיקר מתחמוצות - כגון סיליקון דיאוקסיד, תחמוצת אלומיניום, תחמוצת סידן ותחמוצת מגנזיום - ומסווגים כסיבים מסוג סיליקט. תהליך הייצור שלהם מאופיין בידידותיות לסביבה. עפרת הבזלת מחוממת למצב מותך בתוך כבשנים בטמפרטורה גבוהה; לאורך כל התהליך הזה, לא מתווספים ריאגנטים כימיים, וגם לא נוצרים גזי פליטה מזיקים, בעוד שהסיגים המתקבלים ניתנים למחזור ושימוש חוזר. בהשוואה לסיבים סינתטיים מסוימים הדורשים תהליכים כימיים מורכבים להכנתם, תהליך הייצור של סיבי בזלת הוא פשוט יחסית וצורך פחות אנרגיה.
מאפייני הביצועים של סיבי בזלת נופלים בין אלו של סיבי זכוכית בעלי חוזק גבוה לבין אלו של סיבי פחמן; הוא משלב מגוון רחב של תכונות מעולות, ובכך מוצא יישום מעשי במגוון רחב של תחומים.