הקסם של סיבי בזלת

הקונספט של ייצור סיבים מבזלת אינו חדש. הפטנט הראשון לייצור סיבי בזלת הונפק בשנת 1923, ובמהלך שנות ה-50 וה-60 של המאה ה-20, מחקר נרחב התמקד ביישומים הצבאיים שלו. אפילו מובילים... סיבי זכוכית יצרנים חקרו את הפוטנציאל של בזלת באותה תקופה, אם כי הם העבירו את מוקד המחקר והפיתוח שלהם בשנות ה-70 לסיבי זכוכית בעלי ביצועים גבוהים יותר כמו S-2. במהלך העשורים, העניין בסיבי בזלת מרוכבים השתנה, אך בשנים האחרונות הוא זינק בהתמדה.

בהתחשב בכך שבזלת מקורה בלבה עשירה במגנזיום ובברזל שהתקררה במהירות לסלע, אין זה מפתיע שסיבי בזלת מפגינים בידוד תרמי יוצא דופן, עמידות בפני אש ויציבות בטמפרטורה גבוהה. תכונות אלו הופכות אותם לחומר סטנדרטי לבידוד בטמפרטורה גבוהה. לדוגמה, יצרנית סיבי הבזלת הרוסית קמני וק מספקת לתעשיית הרכב האמריקאית מוצרים לבידוד מערכות פליטה ומספקת חומרים עמידים בחום ליישומים תעשייתיים.

מעבר לביצועים התרמיים, סיבי בזלתשילוב של חוזק, נוקשות, עמידות בפני פגיעות ו כִּימִי האדישות שלו הופכת אותו לחיזוק אטרקטיבי עבור חומרים מרוכבים. ביישומי פלסטיק מחוזק בסיבים (FRP), תהליכי היציקה שלו דומים לאלה של סיבי זכוכית. כמעט כל טכניקת יציקה של סיבי זכוכית ניתנת להתאמה עבור סיבי בזלת עם התאמות קלות לפרמטרים מרכזיים. סיבי בזלת תואמים גם לכל מערכות השרף הסטנדרטיות.

למרות שצפיפות הבזלת (2.63 גרם/סמ"ק) גבוהה במקצת מזו של סיבי זכוכית, יתרונות הביצועים שלה מאפשרים חומרים מרוכבים קלים וגמישים יותר מבחינת עיצוב.

התכונות התרמיות של סיבי בזלת זוכות לתשומת לב מעבר לבידוד. החומרים המרוכבים שלהם נמצאים בשימוש הולך וגובר ביישומים הדורשים טווחי טמפרטורות רחבים יותר. עמידותם בפני פגיעות עולה גם על סיבי זכוכית ופחמן. מחקרים ראשוניים של המרכז האינטגרטיבי לבנייה קלה בגרמניה והמכון לטכנולוגיית טקסטיל באוניברסיטת RWTH אכן הראו כי פוליאמיד 6 מחוזק בחוט היברידי בזלת (HYWF) סופג 35% יותר אנרגיה ספציפית מאשר HYWF מסיבי זכוכית ו-17% יותר מאשר HYWF מסיבי פחמן.

תחמוצות ברזל ואלומיניום בבזלת תורמות ליתרונות נוספים. לדוגמה, סיבי בזלת מציגים עמידות טובה יותר בפני קורוזיה ועמידות טובה יותר בעירה מאשר זכוכית אלקטרונית. מחקר שנערך על ידי Mafic האירית ומרכז הפרויקטים Fraunhofer בקנדה אישר כי לוחות בדיקה של סיבי בזלת/אפוקסי השיגו מודול מתיחה, חוזק מתיחה וחוזק גזירה בין-שכבתי גבוהים ב-40%, יחד עם קשיחות ספציפית גדולה ב-20%, בהשוואה לפאנלים של זכוכית אלקטרונית/אפוקסי שיוצרו מאותו שרף ותהליך. קמני וק דיווח על תוצאות דומות.

סיבי בזלתספיגת המים הנמוכה של חברת ג'נקר היא קריטית ליישומי בנייה וצנרת. היא אינה מוליכה, וכחומר טבעי, קלה יותר למחזור מאשר סיבים סינתטיים - שיקול מרכזי עבור תעשיות הרכב ותעשיות אחרות. חברת ג'נקרלה מתארת ​​את סיבי הבזלת כ"רזים, ירוקים וקשים יותר" מאשר חלופות, וממצבת את החומרים המרוכבים שלה כגשר עלות-תמורה בין זכוכית אלקטרונית לסיבי פחמן. כפי שמציין תומפסון, "אנו ממלאים את הפער בין סיבי פחמן וזכוכית - שוק שמשתוקק זה מכבר לפתרון כזה."

המעבר מסיבי פחמן לסיבי בזלת הוא, על פי הדיווחים, קל יותר מאשר המעבר מזכוכית אלקטרונית, אם כי שניהם אפשריים. עבור משתמשי סיבי פחמן, חיסכון בעלויות מניע את המעבר, בעוד שיחס הביצועים-מחיר המאוזן של בזלת מתאים ליישומים שבהם הביצועים הגבוהים במיוחד של פחמן אינם נחוצים. גם אופני הכשל שלהם שונים: סיבי פחמן נוטים להיכשל באופן קטסטרופלי (למשל, התנפצות), בעוד שסיבי בזלת מפגינים כשל הדרגתי ובטוח יותר. סטריטמן ממחיש: "רגל תותבת מרוכבת מפחמן נכשלת פתאום וגורמת לנפילה; רגל מרוכבת בזלת מאפשרת למשתמש לשבת."

בעוד ששיפורי הייצור מפחיתים עלויות, סיב בזלת נותר יקר פי שניים מזכוכית אלקטרונית ביישומים בנפח גבוה. כדי להצדיק את היוקרה, תכונותיו המעולות - קשיחות גבוהה יותר, חוזק, עמידות בפני פגיעות, עמידות בפני כימיקלים/מים ומצבי כשל בטוחים יותר - חייבות לספק ערך קריטי. ככל שהטכנולוגיה מתקדמת, סלע וולקני זה חורץ לעצמו נישה ייחודית בעולם החומרים המתקדמים.