کامپوزیتها

P O U R I A

مدیر مهندسی شیمی مدیر تالار گفتگوی آزاد
بازار کامپوزیت چین- چشم اندازه هایی روشن

بازار کامپوزیت چین- چشم اندازه هایی روشن

انجمن صنعت کامپوزیت چین اطلاعات دقیقی در خصوص افزایش چشم اندازهای روشن برای فعالان بازار کامپوزیت کشور چین و همچنین آمار کاهش قابل توجه ای در مصرف فرایند دستی اعلام نمود.
تولید FRP به طور متوسط سالیانه 15% در چین افزایش یافته است. در سال 2005 به میزان 1.20 میلیون تن متریک، در سال 2006 به میزان 1.88 میلیون تن متریک ، در سال 2007 به میزان 2.14 میلیون تن متریک ، در سال 2008 به میزان 2.35 میلیون تن متریک ، در سال 2009 به میزان 2.70 میلیون تن متریک و در سال 2010 به میزان 3.29 میلیون تن متریک رسیده است. طبق برنامه ملی، در طول 5 سال آینده افزایش میزان در 12%، ثابت باقی خواهد ماند. تا پایان سال 2015 انبوه تولید FRP به 6 میلیون تن متریک خواهد رسید.

UPR
(رزین پلی استر غیر اشباع)
تولید رزین پلی استر غیر اشباع در سالهای اخیر افزایش یافته است. میزان تولید رزین پلی استر غیر اشباع در سال 2005 به 0.85 میلیون تن متریک در سال 2006 به 1.03 میلیون تن متریک ، در سال 2007 به 1.15 میلیون تن متریک ، در سال 2008 به 1.25 میلیون تن متریک ، در سال 2009 به 1.32 میلیون تن متریک و در سال 2010 به 150 میلیون تن متریک رسیده است.

الیاف شیشه

تولید الیاف شیشه سالیانه به میزان 20% افزایش داشته به طوری که از 1.06 میلیون تن متریک در سال 2005به 2.70 میلیون تن متریک در سال 2010 افزایش یافته. برای بهبود کیفیت الیاف شیشه بعضی از روش های تولید قدیمی تغییر کرده اند. تا پایان سال 2010، 90% میزان تولید الیاف شیشه کشور چین با استفاده از فن آوری ذوب مستقیم تولید شده است. یک خط تولید برای تولید الیاف کربن (CCF-1) تی 300 با ظرفیت سالیانه 1.000 تن متریک نیز در چین راه اندازی شده است. به نقل از انجمن کامپوزیت چین هم اکنون کلید فن آوری تولید الیاف کربن CCF-3 تی 700 نیز مهیاست.

فرایند

در سال های اخیر فن آوری تولید کامپوزیت در کشور چین پیشرفته تر و فرایندهای ماشینی آن رو به افزایش است: میزان تولید مکانیزاسیون برای فرایندها به طور پیوسته، از 47% در سال 2005 به 52% در سال 2006، در سال 2007 به 58%، در سال 2008 به 64% ، در سال 2009 به 66% و در سال 2010 به 70% افزایش یافته است.


بخش های کاربردی

مواد کامپوزیت در بخش های صنعتی مختلف در کشور چین مورد استفاده قرار گرفته است. تقسیم بندی بخش ها در جدول ذیل می باشد. به دنبال افزایش ظرفیت، کاربردها نیز به سرعت در بخش انرژی باد در کشور چین افزایش یافته: کارایی بالای کامپوزیت، دلیل گسترده شدن آن در بازار کشور چین میباشد. متخصصان می گویند در صنعت هوا نوردی، شرکت چینی 4.700 هواپیما جدید تا 20سال آینده برای تجارت، فراهم خواهد کرد. این موضوع باعث میشود برای کامپوزیت ها و فن آوری های پیشرفته تولید، تقاضای بزرگی در آینده به وجود آید.


پیش بینی ها

روند پیشرفت صنعت کامپوزیت در کشور چین تا 5 سال آینده این طور پیش بینی میشود:
- پیشرفت سریع مواد کامپوزیت با کارایی بالا، فن آوریها و تولیدات (عمدتاً در حوزه کامپوزیتهای الیاف کربن).
- پیشرفت قابل توجه در فن آوری طراحی و نرم افزارهای مرتبط.
- نوآوری بیشتر در طرحها و تولیدات.
- تمرکز بر روی کاهش هزینه تولید.
- افزایش میزان FRTP و پیش افتادن از میزان رشد FRSP.
- تاکید بر حفاظت از محیط زیست.​

منبع: Jec Composites
 

P O U R I A

مدیر مهندسی شیمی مدیر تالار گفتگوی آزاد
پوشش های پلیمری مقاوم کننده سطح بتن در برابر پدیده های تخریبی

پوشش های پلیمری مقاوم کننده سطح بتن در برابر پدیده های تخریبی

تخریب زود هنگام بتن در ساختمان ها هم باعث فرسایش بافت اصلی ساختمان میشود و هم افزایش هزینه های بازسازی و نوسازی ساختمان ها را در طول زمان به دنبال خواهد داشت. حال برای جوگیری از این تخریب کاربرد پوشش های پلیمری در سطح بتن می توانند بهترین گزینه یا پیشنهاد باشند. بخش عمده ایجاد شکاف و ترک در سطح بتن به دلیل فعل و انفعالات درونی و گازهای ناشی از آن، تبخیر سطحی و ایجاد تنش در سطح که خود را به شکل ترک های سطحی با فضاهای خالی نشان میدهد، خواهد بود.

به دنبال تحقیقات گسترش یافته، بسیاری از محققان دریافتند که پوشش های پلیمری ترموست می تواند در برابر تغییرات محیطی و درونی مقاومت نشان داده و مانع از تخزیب ناشی از این دو مکانیزم مذکور شود. در واقع این پوشش ها به عنوان یک محافظ در سطح بتن در بازسازی یا نوسازی دیوارهای بتنی در ساختمان ها نیز مورد استفاده قرار خواهند گرفت.
پوشش ها محافظتی بتن به دو گروه اصلی تقسیم می شوند: پوشش سیلیکات و پوشش پلیمری.

پوشش های پلیمری بر پایه مواد پلی استر (UP)، وینیل استر (VE) و پلی اورتان (PUR) تولید می شوند. البته این مواد پلیمری با افزودنی هایی چون پلی اوره و اپوکسی (epoxy) نیز به مقاومت بالاتری دست می یابند که با توجه به نوع ساختار بتن و محل کاربرد آن میزان مقاومت و پایداری سطح بتن تغییر پیدا میکند.
پوشش های پلیمری مقاومت و استحکام سطح بتن را افزایش میدهند و از ایجاد ترک خوردگی های سطحی ناشی از تنش های درونی بتن، تولید و خروج گازها از داخل بتن و انقباض سطحی از تبخیر آب نیز جلوگیری خواهند کرد. همچنین فروپاشی تدریجی بتن از طریق برخورد آب باران نیز صورت گرفته که این تخریب به دو شکل شیمیایی (خوردگی) و مکانیکی (سایش) انجام می شود.
هم اکنون این پوشش های پلیمری به عنوان یک عامل استقامتی در برابر این پدیده های مخرب مقاومت خواهند کرد. هر یک از پوشش های پلیمری به صورت لاینینگ (لایه دادن) و اسپری تولید شده و سطح بتن را می پوشانند.

پوشش های پلیمری مقاومت و استحکام سطح بتن را افزایش میدهند و از ایجاد ترک خوردگی های سطحی ناشی از تنش های درونی بتن، تولید و خروج گازها از داخل بتن و انقباض سطحی از تبخیر آب نیز جلوگیری خواهند کرد.



پوشش لاینینگ (لایه دادن):
در پوشش لاینینگ، پلی استر، وینیل استر و پلی اورتان به صورت ترکیبی استفاده می شوند که در نهایت با استفاده از قلمو یا رول بر سطح بتن قرار میگیرند. 100 درصد جامد این پوشش شامل اپوکسی، پلی اورتان و پلی اوره می شوند که در واقع حفاظ یکپارچه (monolithic) و نفوذناپذیر(impermeable) در سطح بتن به وجود می آورند و از تخریب تدریجی ساختار درونی و بیرونی بتن جلوگیری خواهند کرد.


پوشش اسپری:
پوشش اسپری نیز از دیگر محافظ های پلیمری سطح بتن به شمار می رود که بخش عمده ترکیب داخلی آن پلی اوره تشکیل شده است. علت این امر نیز افزایش چسبندگی سطحی پوشش اسپری خواهد بود تا با قرار گرفتن در سطح بتن به سرعت همچون یک لایه مستحکم از آن محافظت کند و با گذر زمان به راحتی جدا نشده یا از بین نرود.
البته باید یادآور شد که پوشش های پلیمری لاینینگ بیش از اسپری از خود مقاومت نشان داده اند که فرمول داخلی آنها در برابر باکتری و ذرات ساختار شکن استقامت بسیار بیشتری خواهند داشت. پوشش های پلیمری در برابر هر گونه لرزش و ارتعاشات شدید زمین نیز مستحکم هستند و اجازه ترک خوردگی یا شکاف در سطح بتن را نخواهند داد.
تحقیقات نشان داده که قدرت نفوذ پذیری پلی استر و پلی اورتان از وینیل استر بسیار بالاتر است و همچنین مقاومت و پایداری آنها نیز در مقایسه با وینیل استر بیشتر خواهد بود. این در حالی است که پوشش های پلی استر و پلی اورتان نیز در مقایسه با یکدیگر از استقامت و قدرت متفاوتی برخوردارند، به طوری که بافت پلی اورتان در سطوح بالا مقاومت بیشتری از خود نشان می دهد. بنابراین در سطح بالا با حجم فزاینده بتن یا مجتمع های بزرگ مسکونی با واحد های زیاد که نیاز بیشتری به زیربنای مستحکم خواهند داشت، پوشش های پلی اورتان بسیار موثر و مفیدتر عمل خواهند کرد.
منبع:ماهنامه ساختمان و پلیمر
 

P O U R I A

مدیر مهندسی شیمی مدیر تالار گفتگوی آزاد
نماسازی ساختمان با استفاده از الیاف طبیعی

نماسازی ساختمان با استفاده از الیاف طبیعی

طراحان شهری همواره بر استفاده از پرده و کرکره به منظور جلوگیری از نور خورشید و در عین حال فراهم آوردن تهویه و حریم خصوصی برای ساختمان ها تأکید داشته اند. اخیراً یک گروه از معماران تایلندی، شیوه سنتی و بومی تری را برای انجام این کار یافته اند. فراوانی موز در تایلند استفاده از الیاف محکم آن را به عنوان مصالح ساختمانی در این کشور ممکن ساخته است.

در سال 2008 از گروه معماری Architectkidd خواسته شد تا یک نمای معماری برای یک ساختمان مسکونی در بانکوک طراحی کنند. این گروه بر مصالح و الیاف طبیعی متمرکز شدند. آنها تصمیم گرفتند نمای بیرونی ساختمان را با نوع خاصی از گیاه موز بپوشانند که از استحکام خوبی برخوردار است. به همین منظور اعضای گروه به مناطق اطراف بانکوک رفته و روش های سنتی کاشت و پردازش گیاهانی که در بافت سبد، حصیر و دیگر مصارف خانگی کاربرد داشتند را فراگرفتند. آنها پس از انجام تحقیقات، تصمیم به استفاده از روش بافت دولایه گرفتند. بافت دولایه از استحکام کافی برای کاربرد معماری و ظاهر زیبا به عنوان سایه بان برخوردار بود. سپس فیبرهای موز به شکلهای مختلف و به تعداد صفحات مورد نیاز، یافته شده و در نمای خارجی ساختمان نصب شد. نتیجه یک نمای دست ساز کاملاً زیبا، طبیعی و بومی است که با طراحی مدرن ساختمان ادغام شده همچنین موجب خنک نگه داشتن ساختمان می شود.


بلوارهای ریسمانی در شیکاگو

در پایان قرن نوزدهم طراحی در شیکاگو ارایه شد که به موجب آن هفت بوستان عمده را با شبکه ای از بلوارهای حدود 42 کیلومتری به هم مرتبط می ساخت. براساس این طرح، بلوارها و بوستان ها گرداگرد شهر را فرا گرفتند تا به اصطلاح یک گردنبند سبز زمردی ایجاد کنند. آن طرح تا حد زیادی موفق بود و هنوز هم امروزه با استفاده از تصاویر ماهواره ای قابل رویت است.
در ژانویه 2011 گروه معماری Mas Studio همایش جدیدی را برگزار کرد که طراحان را به چالش وامی داشت تا گردنبند سبز زمردی و سیستم بلوارها را مجدداً مورد ارزیابی قرار دهند. در این همایش از شرکت کنندگان خواسته شد با توجه به مقیاس های شهری، چارچوبی را برای کل سیستم بلوارها پیشنهاد دهند و عوامل تاثیرگذار بر کاربران احتمالی را در مقیاس کوچکتر مشخص کرده و راه حل هایی در این خصوص ارایه دهند. در این رقابت پیشنهادهای متعددی از جمله کشاورزی پایدار شهری خطوط تراموای دایره ای منظره سازی و مزارع انرژی تجدیدپذیر ارایه شد. گروه معماری DoUC بر پر کردن گردنبند سبز زمردی شیکاگو، با چارچوبی از تیرها، ستون ها ریسمان ها و وزنه ها معطوف شد.
اگر هدف این است که مردم به بلوارها روی بیاورند، انتظار انجام چه نوع فعالیت هایی را در آنجا دارند؟ اولین اقدام گروه معماری DoUC این بود که این فضاهای بدون استفاده را به یک فضای کارآمد تبدیل کند و در نبود چیزی برای انجام دادن، بتواند هر نوع فعالیتی را که مردم به آن نیاز دارند در اختیارشان بگذارد. اما آیا این شیوه درست است؟ پویش منظره خیابان ها توسط گوگل تا کنون زمین های بازی، زمین های ورزشی، نیمکت ها و میزهایی که کاملاً خالی اند را نشان داده است. موقعی که تسهیلات برنامه ریزی شده مورد استفاده قرار میگیرند، پویایی و نشاط خاصی را به فضا می بخشد اما موقعی که این تسهیلات خالی و بدون استفاده باقی می مانند، سرد و بی روح به نظر می رسد و تنها تصاویری از تخصیص نادرست سرمایه هستند. چرا باید بلوارها را با تسهیلات برنامه ریزی شده پر کنیم. درحالی که تنها بخش کوچکی از آن ممکن است در یک زمان مشخص مورد استفاده قرار گیرد؟ این نبود برنامه ریزی ما را به قلب یک مفهوم طراحی سوق میدهد که خود سرشار از نبود قطعیت است. چه می شد اگر مردم می توانستند خودشان نوع زیر ساختهایی را که مایلند در بلوارها مورد استفاده قرار بگیرد انتخاب کنند؟ چه می شد اگر یک سیستم ذخیره وجود می داشت تا تسهیلاتی که مورد استفاده قرار نمیگیرند کنار گذاشته میشدند و بلوارها تمیز و مرتب می شدند؟ چه میشد اگر این سیستم از چشم انداز خاصی برخوردار می بود و مردم را جذب این مکان ها میکرد؟
نظریه بلوارهای ریسمانی، تلاش میکند تا با ایجاد یک چارچوب فیزیکی، تسهیلاتی را با قابلیت جابجایی در آن جای دهد به گونه ای که این تسهیلات آزادانه بتوانند مورد استفاده قرار بگیرند و از دسترس افرادی که در بلوارها پرسه می زنند دور باشند. هر یک از این بلوارهای ریسمانی با استفاده از خطوط هندسی مختلف و از طریق ریسمان های فانتزی و جذاب طراحی شده اند که می توانند فضای سرگرمی و تفریحی منحصر به فردی را برای عابران و بازدیدکنندگان به ارمغان آورند. در طرح بلوارهای ریسمانی ستون ها، تیرها، قرقره ها، ریسمان ها و وزنه ها با همکاری هم تسهیلاتی مانند صندلی، نیمکت، تجهیزات زمین بازی، میز پیک نیک، میزهای شطرنج، میز پینگ پنگ و هر آنچه مورد نظر است را سه متر بالاتر از بلوار نگه میدارند تا زمانی که کاربر آنها را پایین بیاورد. این دقیقاً مشابه ورود به بازار یا نمایشگاه کالاهای سنتی است؛ جایی که کالاها از سقف آویزان شده اند.
زمانی که هیچ فعالیتی انجام نمیگیرد، مسیر صافی پر از ریسمان با وزنه های مختلف برای ایجاد تعادل در آیلند میانی این بلوارها بوجود می آید در صورت انجام چندین فعالیت به طور همزمان، تسهیلات و اشیاء مختلف با کمک ریسمان ها بر روی زمین پدیدار و چشم انداز رو به آسمان صاف و روشن می شود. به این ترتیب، تئوری بلوارهای ریسمانی با ادغام یک سیستم ذخیره سازی که با فضای محدود بلوار همخوانی دارد، یک روش مجازی برای مقابله با عدم برنامه ریزی ارایه می دهد.



منبع: ماهنامه ساختمان و پلیمر
 

P O U R I A

مدیر مهندسی شیمی مدیر تالار گفتگوی آزاد
ساخت بتن مسلح با الیاف کربن کامپوزیتی

ساخت بتن مسلح با الیاف کربن کامپوزیتی

کاربرد انواع تقویت کننده ها نظیر الیاف آلی، معدنی و پلیمری که از وزن سبک برخوردارند و در عین حال دارای مقاومت دو برابری نسبت به آهن و فولاد هستند، در صنعت ساختمان و احداث اسکلت به میزان قابل توجهی رشد پیدا کرده است. این الیاف کمترین فشار را به اسکلت ساختمان وارد میکنند و در عین حال از مصرف بی رویه انرژی نیز جلوگیری خواهند کرد. اما کمبود استفاده از این الیاف نوین و فناوری های مشابه آن در صنعت ساختمان ایران به شدت احساس میشود و برای دوری از این ساخت سنتی و قدیمی باید جدیدترین فناوری ها به ویژه کاربرد توسعه یافته ترکیبات پلیمری در حوزه صنعتی سازی به کار گرفته شود.

شاید خالی از لطف نباشد که در این مقاله به یکی از جدیدترین فناوری ها در حوزه صنعتی سازی ساختمان ها اشاره شود. تولید الیاف کربن از جمله این فناوی های نوین است که به عنوان یک الیاف تقویت کننده در ساختار داخلی بتن به کارگرفته میشود. الیاف کربن از یک ماده پلیمری به نام اپوکسی (epoxy) بهره مند بوده که مقاومت و پایداری خود را تا بیش از 5 برابر افزایش داده است.
این تقویت کننده در اشکال کامپوزیتی همانند میلگرد در داخل بتن به کار گرفته میشود و آن را به بتن مسلح تبدیل خواهد کرد. این الیاف کربن در اشکال مختلف و مانند ورقه های کامپوزیت فولاد و آهن طراحی میشوند که با نصب در بتن از شدت نیروهای کششی داخل بتن میکاهند و در نتیجه از ترک خوردگی و شکاف زود هنگام آن جلوگیری خواهند کرد.
نکته قابل توجه اینجاست که قدرت، استحکام و مقاومت الیاف کربن ده برابر بیشتر از فولاد است و در عین حال وزن آن نیز 5 برابر سبک تر از فولاد خواهد بود.
بافت داخلی الیاف کربن به گونه ای است که در حفظ انرژی داخلی ساختمان بسیار موثر عمل میکند و همچنین در جذب ذرات گرمایشی محیط نیز نقش موثری را ایفا خواهد کرد.
در واقع دیوارهای بتنی که با الیاف کربن مسلح شده اند، مصرف انرژی در ساختمان را به میزان چشمگیری کاهش میدهند و به طول عمر و استقامت ساختمان نیز می افزایند.
تمامی این عوامل سبب شد تا شرکت Hyosung کره جنوبی از احداث کارخانه تولید الیاف کربن در این کشور خبر دهد و اعلام کند، با بودجه ای معادل 231 میلیون دلار تا سال 2013 میلادی اقدام به راه اندازی این کارخانه میکند و همچنین بستر مناسبی برای صادرات این محصول نوین نیز فراهم خواهد آورد.

ظرفیت این کارخانه کره جنوبی حدود 2 هزار تن خواهد بود که تا سال 2020 میلادی به 17 هزار تن الیاف کربن افزایش می یابد. در حال حاضر کشورهای امریکا و ژاپن کارخانه های تولید الیاف کربن خود را راه اندازی کرده اند که از این الیاف در صنایع مختلف هوافضا، ربات و توربین های بادی نیز استفاده میکنند.




منبع: ماهنامه ساختمان و پلیمر
 

P O U R I A

مدیر مهندسی شیمی مدیر تالار گفتگوی آزاد
فناوری جدید تولید مخازن زیرزمینی ذخیره سازی آب

فناوری جدید تولید مخازن زیرزمینی ذخیره سازی آب

شرکت کامپوزیتس زد.سی.ال، (ZCL COMPOSITES INC) واقع در کانادا، مخازن جدیدی برای ذخیره آب تولید کرده است. 70% در آمد حاصل از فروش مخازن این شرکت مربوط به مخازن دو جداره زیرزمینی است که با الیاف شیشه تقویت شده اند و در اختیار پمپ بنزین ها قرار میگیرند. بقیه درآمد این شرکت هم از فروش مخازن عمودی یا افقی به دست می آید که روی زمین نصب میشوند و صنعت نفت و گاز کشور کانادا از آنها استفاده میکند. شرکت خصوصی زرکسز (Xerxes) که زیر مجموعه های شرکت زد.سی.ال میباشد، مانند شرکت مادر خود بازار تولید مخازن کامپوزیتی را در آمریکا به دست گرفته است و اخیراً نیز یک واحد تولید مخازن ذخیره آب را راه اندازی کرده است. آقای ران بچمیر، مدیر اجرایی شرکت زد.سی.ال گفت: "از آنجا که جهان با کمبود شدید ذخایر آب مواجه است، تصمیم گرفتیم به بازار تولید مخازن این ماده با ارزش وارد شویم." روش ساخت مخازن مذکور نظیر مخازن کامپوزیتی ذخیره نفت میباشد. به عبارت دیگر پلاستیک های تقویت شده با الیاف در قالب های بزرگ روباز و به روش چیدمان دستی قالبگیری میشوند.

معمولاً شرکت زد.سی.ال در تولید پلاستک ها مذکور از رزین وینیل استر و الیاف شیشه E-CR استفاده میکند. نصب مخازن زیرزمینی از جنس پلاستک های تقویت شده با الیاف از نصب مخازن بتنی زیرزمینی ارزان تر تمام میشود ضمن اینکه این مخازن به تعمیر و نگهداری کمتری نیاز پیدا میکنند. آقای بچمیر گفت: "آب یکی از خورنده ترین مواد شناخته شده میباشد با گذشت زمان، آب از خلل و فرج بتن به داخل آن نفوذ میکند و به تدریج بتن را تخریب میکند. استخرهایی که با بتن روکش میشوند نیز همین وضعیت را پیدا میکنند. شرکت زد.سی.ال در درجه اول برای شرکت های مهندسی مخزن تولید میکند و در صورت سفارش شهرداری ها برای مناطق مسکونی غیر متمرکز که دور از منابع آب شهری ساخته شده اند نیز مخازن ذخیره آب تولید می کند. به این ترتیب با صرف هزینه کمتر، آب آشامیدنی مورد نیاز خانوارها از طریق ذخیره سازی آب های جاری این مناطق تامین میگردد."

بنیاد ملی علوم آمریکا (NSF) به مخازن ذخیره آب آشامیدنی شرکت زد.سی.ال گواهینامه رعایت استانداردهای سلامت عمومی را اعطا نموده است. آقای بچمیر گفت:"طی هفت سال اخیر تولید مخازن ذخیره آب شرکت زد.سی.ال رشد دو رقمی داشته است و این شرکت از فروش مخازن مذکور سالانه 20 میلیون دلار سود می برد. با این وجود هنوز هم مخازن بتنی برای مخازن شرکت ما یک رقیب سرسخت به شمار میروند. همانطور که سالها پیش مخازن فولادی به عنوان بهترین راه حل برای ذخیره آب معرفی شدند، در حال حاضر نیز ما سعی میکنیم مخازن پلاستیک های تقویت شده با الیاف را به عنوان راه حلی مطمئن برای ذخیره آب معرفی کنیم با وجودیکه این مخازن در مقابل خوردگی از مقاومت بالایی برخوردار هستند. اما بازار مخازن ذخیره آب هنوز هم به مخازن بتنی بیشتر توجه میکند.
اخیراً شرکت زد.سی.ال شرکت دوآلام را هم به زیر مجموعه های خود افزوده است. لازم به ذکر است که شرکت سرمایه گذاری دوآلام در سال 1957 میلادی در کانادا تاسیس شده است و از فناوری انحصاری تولید روکش های دوطرفه برخوردار است. رو کش های مذکور با نام تجاری دوآل شناخته میشوند. روکش های مذکور در بازار محصولات مقاوم به خوردگی از کیفیت بالایی برخوردار میباشند و در بدنه مخازن ذخیره مورد استفاده قرار میگیرند. صنایع شیمیایی نیز در مخازن نگهداری مواد اسیدزدا، برج های خشک کننده گاز کلر (کاهنده غلظت بخار آب گاز کلر)، دستگاه تصفیه گاز کوره و مخازن تحت فشار خود از روکشهای دو طرفه مذکور استفاده میکنند.

شرکت زدسی ال فناوریهایی ایجاد کرده است که به کمک آنها میتوان روی لایه های زیرین مخازن نگهداری مواد شیمایی روکشهای دوطرفه گرمانرم چسباند و از آنها در برابر خوردگی مخافظت نمود. در حال حاضر روکشهای مذکور عمدتاً از پلاستیک های تقویت شده با الیاف، پی وی سی، (پلی وینیل کلراید)، کلرینات پی وی سی، پلی پروپیلن و انواع مختلف فلوئوروپلیمرهایی نظیر کوپلیمراتیلن/ تترافلوئورواتیلن (پلیمر هایی که حاوی اتم های فلوئور میباشند و در مقابل اسیدها و بازها به شدت مقاومت میکنند) و پلی تترافلوئورواتیلن (با نام تجاری تفلون) تولید میشوند. آقای ایان تروئر، معاون اجرایی شرکت دوآلام اظهار داشت:"مخازن کامپوزیتی که پلاستیک آن با الیاف شیشه E-CR تقویت شده باشد، در برابر خوردگی مقاوم هستند اما در محیطهای به شدت اسیدی یا قلیایی، حتی پلاستیک های تقویت شده با الیاف نیز دچار خوردگی میگردند." حین تولید مخازن ذخیره کامپوزیتی، پی وی سی و کلرینات پی وی سی هر دو با لایه زیرین خود که از جنس پلاستک های تقویت شده با الیاف میباشد، پیوند شیمیایی برقرار میکنند. روکش پی وی سی در محیطهای شدیداً قلیایی از مخازن حفاظت میکند و کلرینات پی وی سی هم در مقابل اسیدها، بازها، نمک ها و چربی ها مقاومت میکند. با این وجود شرکت دو آلام از فناوری فیزیکی استفاده میکند که به کمک آن روکش فلوئوروکربن به لایه زیرین خود که از جنس پلاستیک تقویت شده با الیاف میباشد، بچسبد در فناوری مذکور مت الیاف شیشه با فلوئوروپلیمر نیمه آغشته کردن همان فناوری پیش آغشته کردن میباشد یعنی گرمانرم به روش چیدمان دستی قالبگیری میشود و با یک پلاستیک دیگر پیش آغشته میگردد ولی چرخه چنین فرایندی کوتاه تر است، ضمن اینکه با این فرایند خواص چنین قطعه پلاستیکی ارتقاء می یابد. به علاوه میتوان چنین قطعات پلاستیکی را به وسیله جوشکاری به هم متصل نمود. برای ارتقاء کیفیت محصول میتوان جهت قرار گرفتن الیاف در قالب و ضخامت روکش را تغییر داد.

سپس قطعه داخل یک کیسه خلأ قرار میگیرد و دوباره پلاستیک درون کوره یا اتوکلاو ذوب میگردد و مجدداً سرد میگردد. در واقع در این فرایند پلاستیک تقویت شده با الیاف با یک گرمانرم دیگر روکش میگردد. کل چرخه این فرایند 1 الی2 ساعت طول میکشد. آقای تروئر گفت: "با پیشرفته تر شدن فعالیت های شرکت های مهندسی و ساختمانی، فناوری خاص روکش کردن پلاستک تقویت شده با الیاف توسط یک گرمانرم دیگر، به بازار محصولات ساختمانی نیز واردخواهد شد. سابقاً در محیطهای خورنده برای تقویت سازه ها فقط از آلیاژ فولاد ضد زنگ استفاده می شد، اما در حال حاضر استفاده از روکش های دوآل هم مورد توجه قرار گرفته است."


منبع: نشریه موسسه کامپوزیت ایران
 

P O U R I A

مدیر مهندسی شیمی مدیر تالار گفتگوی آزاد
استفاده از کامپوزیتها در زیردریایی های جنگی

استفاده از کامپوزیتها در زیردریایی های جنگی

جایگزین نمودن قطعات فلزی زیر دریایی های جنگی با نوع کامپوزیتی آنها سبب گردید که با کاهش یافتن هزینه تولید این سازه ها، ظرفیت تولید آنها افزایش یابد. بنابر گزارش وزارت دفاع آمریکا، اخیراً مدل جدید زیردریایی جنگی ویرجینیا که از پیشرفته ترین زیر دریایی های جهان می باشد، به ناوگان دریایی ایالات متحده آمریکا ملحق شد.

طول زیردریایی مذکور که با سوخت هسته ای کار میکند 11 متر و قطر آن 10/4 متر میباشد. زیردریایی ویرجینیا با سرعت 25 گره دریایی حرکت میکند و قادر است به مدت سه ماه زیر آب بماند. در سال 2004 میلادی زیردریایی آمریکایی مدل
SSN-774 که نام آن هم ویرجینیا بود، به آب انداخته شد.
هزینه تولید این زیر دریایی از 3/2 میلیارد دلاری که قبلاً پیش بینی شده بود، بیشتر تمام شد و این افزایش قیمت به دلیل مالیات بر ارزش افزوده ای بود که به آن تعلق میگرفت، به عبارت دیگر در آن زمان، این مبلغ بیش از هزینه تولید 30 کشتی جنگی بود. در سال مالی 2005 تولید دومین زیردریایی جنگی آمریکا با نام میسوری (مدل
SSN 780) در حالی آغاز گشت که دولت تنها 2/4 میلیارد دلار بودجه به آن اختصاص داده بود. دریادار مایک مولن، فرمانده عملیات نیروی دریایی آمریکا با تولید کنندگان زیردریایی میسوری وارد مذاکره شد تا ارزش افزوده این زیردریایی را نسبت به زیر دریایی اول 20% دیگر کاهش دهند و در عوض از سال مالی 2012، سالانه به جای یک فروند زیردریایی، دو فروند از آن را تولید نمایند.
به این ترتیب بود که مالیات بر ارزش افزوده هر فروند زیردریایی کاهش یافت و به 2 میلیارد دلار رسید. البته در این تفاهم نامه، نرخ دلار بر اساس نرخ ارز در سال مالی 2005 تعیین شده بود. به گفته آقای رابرت همیلتون، مدیر ارتباطات شرکت جنرال داینمیکس الکتریک بوت که شرکت اصلی پیمانکار تولید زیردریایی ویرجینیا بود، استفاده از کامپوزیتها در پایین آمدن هزینه تولید زیردریایی مذکور، سهم به سزایی داشت.
او در توضیح این مطلب گفت:"شرکت الکتریک بوت و پیمانکار دیگر این پروژه یعنی شرکت کشتی سازی نورث روپ که در حال حاضر با نام شرکت هانتینگتون فعالیت میکند، با همکاری موسسه تحقیقاتی کارولینای جنوبی موفق شدند تا در مرکز فنی شرکت نورث روپ، زیردریایی ویرجینیا را از جنس کامپوزیت تولید کنند.

مرکز تحقیقات کارولینای جنوبی برای پایین آوردن هزینه تولید زیردریایی ویرجینیا سه قسمت از این زیر دریایی را از کامپوزیت تولید کرد. قسمت های مذکور عبارت بودند از: دنباله مخروطی، ماهی واره و پروانه پمپ سانتریفوژ که طبق برنامه فناوری تولید مرکز تحقیات دریایی ساخته شدند. به گزارش مرکز تحقیقات کارولینای جنوبی، استفاده از کامپوزیت در تولید این قطعات باعث شد که هزینه تولید زیردریایی ویرجینیا 5/5 میلیون دلار کاهش یابد. آقای جاناتان اسبورن، مدیر پروژه مرکز تحقیقات کارولینای جنوبی اظهارداشت: "تولید سه قطعه زیردریایی ویرجینیا به کمک مواد کامپوزیت، از یک سو برای مرکز فناوری تولیدکامپوزیت فرصت سرمایه گذاری خوبی فراهم نموده است و از سوی دیگر پایین آمدن هزینه تولید زیردریایی، برای ناوگان دریایی آمریکا یک موفقیت چشمگیر محسوب میگردد."
 

P O U R I A

مدیر مهندسی شیمی مدیر تالار گفتگوی آزاد
تولید دنباله مخروطی زیردریایی با استفاده از کامپوزیت
آلیاژ نیکل- مس به کاررفته در قسمت دنباله مخروطی زیردریایی های موجود، فلزی گران قیمت است و استفاده از فناوری تولید این قسمت از بدنه زیردریایی هم گران تمام میشود. مرکز فناوری تولید کامپوزیت، برای زیردریایی ها دنباله مخروطی از جنس کامپوزیت تولید کرد و به این ترتیب هزینه تولید سازه مذکور نسبت به انواع موجود آن یک میلیون دلار کاهش یافت. دنباله مخروطی به وسیله یک حلقه فلزی رابط که در جلوی آن قرار گرفته است به چرخ پروانه متصل میگردد. در نوآوری فوق، طی چندین مرحله از کامپوزیت استفاده میشود. آقای اسبورن اینگونه توضیح داد که:"ما با استفاده از فناوری پیچش الیاف، فناوری شرکت سیمن در قالبگیری تزریقی رزین و همچنین با استفاده از فناوری انحصاری این شرکت در تولید قطعات یکپارچه که IBMP نام دارد، دنباله مخروطی را تولید نمودیم. در فناوری مذکور، یک طرف پارچه الیاف با فیلم نازکی از رزین آغشته میگردد و سپس تحت فرآیند قالبگیری کیسه ای در خلأ، قرار میگیرد و در کوره پخت میگردد. استفاده از مواد و فرآیندی که از آنها یاد شد، باعث میگردد که حین پخت کامپوزیت، هوا از میان آن خارج گردد و رزین داخل پارچه تزریق گردد.
نامIBMP که به این فناوری داده شده است، کوتاه شده دو کلمه "فرایند تزریق رزین" و "خارج شدن هوا از آن" میباشد.
آقای اسبورن اظهار داشت: در تولید دنباله مخروطی زیردریایی، از فناروی پیچش الیاف استفاده کردیم چون با این روش میتوانستیم در آن واحد دو دنباله مخروطی تولید نماییم. اما در استفاده از این فناروی با مشکلی مواجه بودیم و آن هم این بودکه با این فناوری شکل دنباله مخروطی آنگونه که دلمان می خواست، از آب در نمی آمد. اما دنباله هایی که با فناوری شرکت سیمن و به روش قالبگیری تزریقی رزین تولید می شدند یا نمونه هایی که با فناوری تولید قطعات یکپارچه (IBMP) ساخته میشدند، از شکل مطلوبی برخوردار بودند. شرکت سیمن (واقع در شهر گالف پورت ایالت می سی سی پی) با فناوری انحصاری خود، دنباله مخروطی را با روش تزریق رزین تولید نمود. شرکت محصولات پلیمری گودریچ (واقع در شهر جکسون ویل ایالت فلوریدا) نیز همین قطعه را با فناوری تولید قطعات یکپارچه، گروه آقای اسبورن از رزین انحصاری شرکت اس پی های ماجولز که با نام تجاری SPRINT شناخته میشود، استفاده نمود.
لازم به ذکر است که شرکت اس پی های ماجولز سازنده وسائط نقلیه دریایی شرکت گوریت (واقع در جزیره وایت انگلستان) میباشد. از دیگر تولیدکنندگان دنباله مخروطی زیردریایی ها میتوان به شرکت ترایامف آئرواسپیس (واقع در شهر نیوپورت نیوز ایالت ویرجینیا)، مرکز تحقیقات اپلایدریسرچ لبرتری دانشگاه پن استیت (واقع در ایالت پنسیلوانیای آمریکا) و بخش تحقیقات دانشگاه دریانوردی وابسته به وزارت دفاع آمریکا نام برد. به گفته آقای اسبون، مرکز مطالعات جنگ نیروی دریایی آمریکا واقع در کاردراک، برای اولین بار دنباله مخروطی را از جنس کامپوزیت تولید نمود و مجوز نصب آن روی نهمین زیردریایی جنگی ویرجینیا را دریافت نموده است. زیردریایی مذکور در سال جاری به آب انداخته خواهد شد.


تولید ماهی واره با استفاده از کامپوزیت

ماهی واره یکه فیرینگ هیدرودینامیک است که بین باله (بادبان) زیردریایی و لبه حمله قرار گرفته است. باله زیردریایی به صورت عمودی و در قسمت فوقانی بدنه قرار گرفته است که هم محل ورود و خروج خدمه به سطح آب میباشد و هم به عنوان برج دیده بانی مورد استفاده قرار میگیرد. در گذشته ماهی واره را از قطعات فولادی می ساختند سپس قطعات مذکور را به وسیله بست هایی به هم متصل می کردند و آنها را به هم جوش میدادند.
دست آخر هم برای جلوگیری از خوردگی، آنها را با فوم مصنوعی تقویت میکردند و ماهی واره را به باله و بدنه زیردریایی جوش میدادند. در این روش، هم از مواد زیادی استفاده می شد و هم نیروی انسانی زیادی به خدمت گرفته میشدند. از معایب دیگر ماهی واره فولادی این بود که شکل آن به صورت یک انحنای دوگانه بود و هم درخود این سازه و هم برای اتصال آن به بدنه زیردریایی، قطعات زیادی به کار میرفت. از معایب دیگر ماهی واره فولادی این بود که چون روی بدنه زیردریایی جوش داده می شد، امکان نداشت آن را برای تعمیر به محل دیگری منتقل کنند. اما ماهی وارههای کامپوزیتی در مقابل خوردگی مقاوم هستند، با مواد مصنوعی تقویت میگردند و پوسته خارجی و داخلی آنها به باله و بدنه زیردریایی پیچ میشود.

آقای اسبورن اظهار داشت: در تولید ماهی واره و دنباله مخروطی زیردریایی، شرکت منتک یک گروه ثابت از متخصصان خود را به کار گرفت، با استفاده از فناوری انحصاری شرکت سیمن در قالبگیری تزریقی رزین/ قالبگیری انتقالی رزین و با استفاده از فناوری انحصاری شرکت ترایامف آئرواسپیس در تولید قطعات یکپارچه (IBMP)، سازه های مذکور تولید شدند. گرچه استفاده از فناوری های هر دو شرکت به پایین آمدن هزینه تولید ماهی واره و دنباله مخروطی کمک میکرد و شرکت الکتریک بوت نیز مواد مورد استفاده در هر دو فناوری را در اختیار داشت، اما این شرکت گودریچ بود که در مناقصه شرکت ترایامف برنده شد و برای این شرکت ماهی واره کامپوزیتی را تولید نمود. ماهی واره مذکور از نمونه فولادی خود 2/268 کیلوگرم سبک تر و 150/000 دلار ارزان تر بود و طول مدت تولید آن از 14 ماه به 3 ماه تقلیل یافته بود. یه این ترتیب هزینه تعمیر و نگهداری زیردریایی ویرجینیا نیز 20/000 دلار کاهش پیدا کرد.


منبع: موسسه کامپوزیت ایران- نشریه کامپوزیت- شماره 46
 

P O U R I A

مدیر مهندسی شیمی مدیر تالار گفتگوی آزاد
پروانه کامپوزیتی ارزان قیمت
در زیردریایی جنگی ویرجینیا سومین قطعه ای که با استفاده از کامپوزیت ساخته شد، پروانه پمپ سانتریفوژ بود. این سازه یک پره دوار است که با وارد آوردن فشار، آب را به یک سمت می راند. به جای پروانه ای از جنس تیتانیوم که به روش فورجینگ (تغییر شکل فلزات با استفاده از پرس های هیدرولیک و بادی قدرتمند) شکل داده می شد، پروانه مذکور که به روش ماشینکاری 5 محوره تولید میشود، جایگزین گردید. گران بودن ماده اولیه، هزینه بالای فناوری ماشینکاری، پیچیده بودن عملیات ماشینکاری و بر جای ماندن مقادیر زیادی ضایعات، از معایب تولید پروانه از جنس تیتانیوم بود. هدف شرکت منتک این بود که با استفاده از کامپوزیت، بدون آنکه عملکرد پروانه پمپ سانتریفوژ کاهش یابد، هزینه تولید آن پایین بیاید. آقای اسبورن گفت: با استفاده از کامپوزیت توانستیم دنباله مخروطی را به صورت یکپارچه قالبگیری کنیم. روشی که به ماشینکاری با عملیات اضافی دیگری نیاز نداشت. با استفاده از الیاف کربن و شیشه، رزین وینیل استر تقویت شد و قسمت های مختلف پروانه پمپ سانتریفوژ به روش قالبگیری با انتقال رزین تولید گشتند. آنگاه بخش های مذکور به یکدیگر مونتاژ شدند و به وسیله پلاستیک تقویت شده با الیاف که به روش پیچش الیاف تولید گشته بود، سرتاسر آنها پوشانده شد. با اجرای این فناوری، در هر زیردریایی هزینه تولید پروانه حدود 550/00 دلار کاهش یافت و طول مدت ساخت آن از نه ماه به سه ماه کاهش پیدا کرد. با استفاده از فناوری فوق، پروانه هایی با اشکال پیچیده تر تولید شد و از آنها در زیردریایی های جنگی ویرجینیا استفاده گردید.


قطعات کامپوزیت دیگر در زیردریایی ویرجینیا

شرکت گودریچ دماغه کامپوزیتی زیردریای ویرجینیا را تولید نموده است. سازه مذکور 148/2 کیلو گرم وزن دارد و به روش هیدرودینامیک شبیه سازی گشته است. سونار (دستگاه کاشف زیردریایی به وسیله امواج صوتی)، آنتن های کامپوزیتی، آنتن های سونار که در فرکانس های بالا عمل میکنند و به منظور تشخیص مین های دریایی به کار می روند و سامانه های اژدرافکن، روی این سازه جای میگیرند و حفاظت میشوند. شرکت سیمن برای زیردریایی جنگی ویرجینیا لوله ورود و خروج هوا، دریچه نجات، دریچه تخلیه آب و میکروفن زیردریایی انحصاری شرکت سیمن که LWWAA نام دارد، میکروفن سبکی است که درون آن سازه ای تعبیه شده است که از ساختار پیچیده ای برخوردار میباشد و شکل آن دارای انحناء میباشد. سازه مذکور از سنسورهای آکوستیک داخل زیردریایی که مسئول ردیابی زیردریایی های جنگی هستند، حفاظت میکند. هر سیستم میکروفن از یک پوشش خارجی و از محافظ صفحه نمایش رادار تشکیل شده است. سیستم میکروفن مذکور، از روی پوسته خارجی زیردریای به صورت یک برجستگی سرتاسری نمایان است. در هر طرف زیردریایی، سه دستگاه از میکروفن مذکور نصب شده است. شرکت منتک با استفاده از فناوری ماشینکاری اتوماتیک خود کهFY2011 نام دارد، قطعاتی تولید میکند که از انحنای پیچیده، ضخامت و وزن زیادی برخوردار میباشند. با استفاده از فناوری مذکور هزینه ماشینکاری قطعات پیچیده ای نظیر سازه موجود در میکروفن شرکت سیمن کاهش می یابد. در پروژه های مشابه دیگری میتوان گریتینگ های فلزی عرشه زیردریایی ها، دکل برق خطوط راه آهن و میلگردهای نبشی را با نوع کامپوزیتی آنها جایگزین نمود. به این ترتیب این سازه ها کمتر دچار خوردگی میگردند و طی 33 سال عمر مفیدی که از آنها انتظار میرود، هزینه تعمیر و نگهداری سازه های مذکور به طور چشمگیری کاهش میابد.


نسل آینده زیردریایی های کامپوزیتی

آقای همیلتون، مدیر عامل شرکت الکتریک بوت اظهار داشت: نباید استفاده از کامپوزیت ها را به آینده موکول کرد بلکه هر چه سریع تر باید از مزایای آنها بهره جست. شرکت ما منتظر فرصتی است تا در زیردریایی های قدیمی پرتاب کننده موشک بالستیک نوع اوهایو، قطعات فرسوده را با کامپوزیت جایگزین نماید. اخیراً وزارت دفاع آمریکا پذیرفته است که برنامه جایگزین کردن قطعات در زیردریایی اوهایو توسعه یابد و در پی آن طرحی را امضاء نمود که بر اساس آن تا سال 2019 میلادی، 14 زیردریایی قدیمی اوهایو با 12 زیردریایی جدید به طول 170/7 متر و قطر 13/1 متر جایگزین شود. از آنجا که در زیردریایی ویرجینیا کامپوزیت ها از خود عملکرد خوبی نشان دادند، اگر در زیردریایی های جدید اوهایو نیز از کامپوزیت ها استفاده گردد، هزینه تولید آنها 4/9 میلیارد دلار کاهش می یابد.



منبع: موسسه کامپوزیت ایران- نشریه کامپوزیت- شماره 46
 

P O U R I A

مدیر مهندسی شیمی مدیر تالار گفتگوی آزاد
استفاده از کامپوزیت در حوادث غیر مترقبه

استفاده از کامپوزیت در حوادث غیر مترقبه

هر چند وقت یکبار منطقه آسیا- اقیانوسیه دچار بلایای طبیعی میگردد و هر بار نیز شدت خسارات وارده به مردم بیشتر میشود و آمار تلفات جانی در بین آنها افزایش میابد. از آنجا که زیرساخت های این منطقه از جهان نیز از ُآسیب بلایای طبیعی در امان نیستند، برای کم کردن از حجم خسارت های وارده به آنها باید به دنبال راه حل های زود بازده بود. ژاپن نیز یکی از کشورهای منطقه آسیا- اقیانوسیه است که خیلی اوقات دچار چنین بلایای هولناکی میگردد مثلا پدیده سونامی که در سال 2011 میلادی در ژاپن به وقوع پیوست، نشان داد که چقدر انسانها در برابر خشم طبیعت ناتوان هستند. با توجه به شدت خسارات ناشی از سونامی مذکور، کشور ژاپن برای رویارویی با شرایط خاص این چنینی و یافتن راه حل های زود بازده گام ها ی اولیه ای برداشته است.

سقفی بالای سر همه
آقای سیجی اکامورا به خاطر فعالیت هایی که در زمینه امداد رسانی به مصدومین حوادث غیر مترقبه انجام داده است، در ژاپن مشهور می باشد. یکی از کارهای برجسته این شخص ساخت قایقی بود که در دهه 1970 میلادی با آن طول اقیانوس آرام را طی کرد. او در مورد ادامه زندگی مردم بعد از وقوع بلایای طبیعی بسیار فکر کرد و در همین ارتباط چندین پروژه ساخت خانه های فوری را به اجرا در آورد در نمایشگاه JEC سال 2011 میلادی که در سنگاپور برگزار شد، آقای اکامورا نیز در غرفه کشور ژاپن سوئیت، پیش ساخته ای به نام "اسمایلی کوییک کبین" را به نمایش گذاشت.
ساخت خانه های جدید برای افرادی که دچار بلایای طبیعی گردیده اند همیشه یک فرایند طولانی، پیچیده و پرهزینه بوده است. البته در این موقع میتوان از چادر نیز به عنوان یک راه حل موقتی استفاه نمود اما در شرایط جوی دشوار، چادر کارایی بالایی ندارد. در چنین شرایطی میتوان از سوئیت کوبیک کبین به عنوان یک راه حل میان مدت استفاده نمود البته تولید سوئیت مذکور گران تمام میشود اما در آن امکانات رفاهی مطلوبی در نظر گرفته شده است. در شرایطی که بازسازی واحدهای مسکونی دائمی مدت زمان زیادی به طول می انجامد، میتوان برای اسکان موقت مردم از سوئیت کوبیک کبین استفاده نمود. سوئیت مذکور خیلی جمع و جور است و تمام لوازم زندگی در آن مهیا میباشد . چهار نفر میتوانند در عرض یک ساعت قطعات این سوئیت را سر هم کنند .
این سوئیت دارای امکاناتی نظیر حمام، دستشویی، میز، تختخواب، ظرفشویی، برق، پنل خورشیدی، یخچال و دیگر لوازم ضروری میباشد و چهار نفر میتوانند در آن به راحتی زندگی کنند سازنده این سوئیت در کار خود از کامپوزیتبهره جسته است زیرا مواد کامپوزیتی از مزایای زیادی برخودار میباشند و به راحتی مورد استفاده قرار میگیرند. قطعات مختلف سوئیت کوبیک کبین از پلاستک های تقویت شده با الیاف، پنلهای ساندویچی و اس ام سی (ترکیبی از رزین گرماسخت که با الیاف شیشه خردشده تقویت شده است) تولید میگردند. پس از برطرف شدن شرایط اضطراری و احداث مجدد بناهای مسکونی میتوان کوبیک کبین را جمع کرد و آن را در انبار نگه داشت و در موقع دیگر مجدداً از آن استفاده نمود.


منبع: موسسه کامپوزیت ایران- نشریه کامپوزیت- شماره 46
 

P O U R I A

مدیر مهندسی شیمی مدیر تالار گفتگوی آزاد
امکانات بهداشتی در سوئیت کوبیک کبین
در سال 2011 میلادی شرکت تانیموتو، واقع در شهر اوزاکا و یکی از اجراکنندگان پروژه مذکور، پیشنهاد کرد که برای سوئیت کوبیک کبین، کانکس سرویس بهداشتی ساخته شود. به این ترتیب پس از وقوع بلایای طبیعی مردم از لحاظ بهداشتی مشکلی نخواهند داشت. طراح کانکس مذکور آن را اینکارج نامید. این کانکس قابل حمل است و ظرف مدت کمتر از یک ساعت سر هم میشود. کانکس اینکارج نه تنها برای رفع مشکلات بهداشتی مردم کاربرد دارد بلکه از آنجا که قابل حمل میباشد، میتوان به راحتی محل آن را تغییر داد و مشکلات تدارکات و پشتیبانی را تاحدی حل نمود. هنگام بروز حوادث غیر مترقبه، تدارکات و پشتیبانی از اهمیت خاصی برخوردار است بنابراین سبکی و مقاوم بودن کامپوزیتها در برابر خوردگی باعث میشود که کمک رسانی به مردم مصیبت زده راحت تر انجام شود. سوئیت کوبیک کبین نیز به علت سبکی خیلی راحت مورد استفاده قرار میگیرد و چون در مقابل خوردگی مقاوم است و به راحتی جمع میشود، در مناطق باران خیز هم میتوان بدون ترس از زنگ زدن، آن را در انبار نگاه داشت و در مواقع لزوم از آن استفاده نمود. در حمام این سوئیت برای دوش گرفتن دو قسمت مجاور هم در نظر گرفته شده است. در و دیوار حمام مذکور از جنس اس. ام. سی و پنل های ساندویچی کامپوزیت های الیاف شیشه میباشد. تجهیزات به صورت یک کیف به مشتری تحویل داده میشود. تنها کاری که باید انجام داد این است که سرویس بهداشتی را به شبکه آبرسانی، مخزن یا تانکر آب متصل نمود. حمام و سرویس بهداشتی سوئیت کوبیک کبین تنها دو نمونه هستند که نشان میدهند فرآیند پذیر بودن، مونتاژ راحت و استحکام کامپوزیت ها سبب میگردد که این مواد در شرایط اضطراری هم از کارایی بالایی برخوردار باشند.


تخلیه یک منطقه از اهالی آن در شرایط اضطراری

بعد از حادثه سونامی که در 11 مارس سال 2011 میلادی در استان فوکوشیمای ژاپن رخ داد، شرکت آن سی پی یک محفظه کروی شکل از جنس پلاستیک تقویت شده با الیاف ساخت تا در شرایط اضطراری مورد استفاده قرار گیرد. محفظه مذکور به اصطلاح یک گوی خانوادگی است و نوا نام دارد. این محفظه برای جابه جایی و نجات مردم ساکن سواحل اقیانوس ها طراحی گردیده است. درسال 2011 میلادی 99 زلزله شدید در منطقه توهوکو واقع در ساحل اقیانوس آرام به وقع پیوست که در نهایت به پدیده سونامی منجر شد. سونامی مذکور، این منطقه ساحلی را ویران کرد و بیش از 000/20 کشته برجای گذاشت. بیشتر این افراد در اثر غرق شدن جان خود را از دست دادند. در چنین شرایطی ساختن خانه برای افراد مصیبت زده معنایی ندارد زیرا با بالا آمدن سطح آب، این خانه ها زیر آب میروند یا زیرگل و لای مدفون میشوند. ضمناً در این شرایط خانه سازی سخت است و از آنجا که همه افراد نمیتوانند هزینه سنگین چنین خانه هایی را بپردازند، عده معدودی صاحب سرپناه میشوند. محفظه کروی شکل نوا از این مزیت برخوردار است که به علت کوچکی و استفاده آسان، میتون آن را تهیه کرد و در منزل نگاه داشت تا در مواقع ضروری مورد استفاده قرار گیرد. قطر کره مذکور 20/1 متر است و 4 نفر با جثه متوسط در آن جای میگیرند. در این محفظه چهار بسته نجات تعبیه شده است که خوب آب بندی شده اند. محفظه مذکور از دو نیم کره تشکیل شده است که با فناوری قالبگیری انتقالی رزین ساخته شده اند و توسط چسب به هم متصل گشته اند. نوا کمتر از 100 کیلوگرم وزن دارد و چندین تن فشار را تحمل میکند. بنابراین در بلاهای طبیعی نظیر سونامی از خود عملکرد قابل توجهی نشان میدهد . کره مذکور روی آب شناور می ماند و نمی چرخد در قسمت بالای نوا یک قلاب تعبیه شده است تا هلیکوپتر بتواند آن را بلند کند و سرنشینان آن را به مناطق امن منتقل نماید. به گفته مدیران شرکت آن سی پی دو ماه پس از سفارش مشتری، محفظه شرکت آن سی پی تحویل داه میشود. شرکت ان سی پی در حال ساختن کره دیگری با ظرفیت 6 نفر میباشد.
طبق اطلاعات منتشره در دانشنامه اینترنتی ویکیپدیا، از سال 1980 میلادی تعداد مرگ و میر ناشی از بلایای طبیعی حدود 60% افزایش یافته است و در مقایسه با 50 سال پیش، تعداد این بلایا سه برابر گشته است. لازم به ذکر است که بین سالهای 1980 الی 2009 میلادی این بلایا 600/1 میلیارد دلار خسارت وارد کرده اند به نظر می رسد که در سال های آتی نیز همین روند ادامه داشته باشد. در چنین حوادث غیر قابل پیش بینی استفاده از کامپوزیت ها یک راه حل مناسب میباشد. سه مثال فوق نیز نه تنها همین مطلب را تایید میکنند بلکه نشان میدهند در شرایط اضطراری، کامپوزیتها از جایگاه محکم تری برخوردار گشته اند.

مصاحبه با آقای سیجی آکامورا دارای دکترای مهندسی صنایع
مجله جک کامپوزیتس: هدف شما از ساخت سوئیت کوبیک کبین چه بود؟
دکتر سیجی آکامورا: بعد از زمین لرزه مهیب جزیره هانشین آواجی، در نزدیکی شهر اوزاکا، که در ژانویه سال 1995 میلادی به وقع پیوست و در اثر آن بیش از 5000 نفر از مردم ژاپن جان باختند، از مصیبت زدگان این حادثه دیدن کردم و از دیدن اوضاع نابسامان زندگی آنان یکه خوردم. آنها از هیچ حریم خصوصی برخوردار نبودند و در محل های اسکان عمومی، با مشکلات زیادی دست و پنجه نرم میکردند. از همین جا بود که تصمیم گرفتم یک مسکن اضطراری طراحی کنم که در آن حداکثر امکانات رفاهی برای مصیبت زدگان فراهم باشد.
مجله جک کامپوزیتس: آیا شما در فعالیت های بشر دوستانه هم شرکت دارید؟

دکتر سیجی اکامورا: بله در صورت وقع بلایای طبیعی، من همواره پای ثابت داوطلبانی هستم که به مردم ژاپن خدمت رسانی میکنند. اینجانب در بنیاد بلوسی اند گرین لند، سازمان غیر انتفاعی YM021 ژاپن و چند نهاد بشر دوستانه دیگر عضو هستم. ضمناً یکی از موسسان دانشکده غیر انتفاعی جنگلداری و علوم دریایی ژاپن نیز میباشم.
مجله جک کامپوزیتس: چگونه به عرصه کامپوزیت وارد شدید؟
دکتر سیجی اکامورا: وقتی 23 سالم بود از مواد کامپوزیتی برای خودم یک قایق بادبانی ساختم و با آن از ژاپن حرکت کردم و از راه اقیانوس آرام خودم را به آمریکا رساندم مسکن اضطراری کوبیک کبین را هم از روی همین قایق طراحی نمودم و در آن یک آشپزخانه کاملاً مجهز، سرویس بهداشتی و تختخواب تعبیه نمودم و آن را با سیستم های آبرسانی و برق رسانی تجهیز نمودم.
مجله جک کامپوزیتس: آیا شما در اجرای پروژه خود از کمک مالی مقامات دولتی و صنایع نیز استفاده کردید؟
دکتر سیجی اکامورا: بله به عنوان مثال در سال 2011 میلادی از میان 1670 نفر داوطلب دریافت جایزه اختراع برتر، من جزء 30 نفری بودم که این جایزه به آنها تعلق گرفت و در همان سال دانشگاه یاماگوچی نیز به خاطر فعالیت هایم در زمینه تحقیق و توسعه مبلغ 000/000/4 ین (000/40 یورو) به من جایزه داد.

منبع: موسسه کامپوزیت ایران- نشریه کامپوزیت- شماره 46
 

P O U R I A

مدیر مهندسی شیمی مدیر تالار گفتگوی آزاد
کامپوزیتها برای کاربردهای ساختاری

کامپوزیتها برای کاربردهای ساختاری

کامپوزیتها در صنعت ساخت و ساز مدت طولانی است که مورد استفاده قرار میگیرند. این مواد در ساخت روکش ها و گریتینگ های غیر ساختاری، کل سیستم های ساختاری در سازه های صنعتی، ساختمانی، پشت بام ها، مخازن ، اجزای پل و سیستم های کامل پل استفاده میشوند. ویژگی هایی چون مقاومت در برابر خوردگی و وزن پایین کامپوزیتها باعث شده است که این مواد در بسیاری از کاربری ها مورد استقبال قرار بگیرند. به دلیل عملکرد بالای FRP در کاربردهای سازه ای اولیه و اصلی استفاده وسیعی از آن میشود ولی با وجود اینکه توسعه بسیاری یافته است آهسته تر و یا کمتر پذیرفته شده است. مواد کامپوزیت فرصتهای زیادی را به عنوان ماده متناوب از خود نشان میدهد که نقش خود را افزایش میدهد و میتواند جایگزین چوب، فولاد، آلومینیوم و بتن در ساختمانها استفاده شود.

ساخت و ساز
ساخت و ساز اولویت را برای مواد کامپوزیت به جای مواد معمولی درنظر دارد که در ساختار درها، و پنجره ها، پانل، اسباب و اثاثیه منزل، گریتینگ های غیر ساختاری، پشت بام، تانک ها، پل ها و سیستم های کامل پل و سایر اجزای داخلی استفاده میشود. این سازه ها از مواد کامپوزیتی ساخته شده اند که کاربردهای وسیعی را در پنجره، ساختارهای معماری خاص که باعث زیبایی ظاهری میشوند، علامت های بزرگ و غیره ... دارند، که از مزایایی چون مقاومت در برابر خوردگی، افزایش طول عمر، کاهش هزینه های تعمیر و نگهداری ، سهولت در کارایی، مقاومت در برابر حریق و غیره بهره مند خواهند شد. بعضی از کاربردهای سازه ای کامپوزیتی در جدول ذیل به آنها قابل مشاهده است.

table.jpg
استفاده از کامپوزیتها جهت تعمیر خرابی ها، آسیب ها (خسارت ها)، مقاوم سازی لرزه ای و ارتقاء پل های بتنی سبب شده طول عمر سازه های ساخته شده افزایش یابد، همچنین آنها به عنوان راه حل اقتصادی برای سازه های جدید پل در نظر گرفته شده اند.
کامپوزیت پایه دو بعدی و سه بعدی نوعی شبکه ساختاری است که برای تقویت سازه های بتنی از آنها استفاده میشود که پتاسیل قابل ملاحظه ای را از خود نشان میدهد که به عنوان تقویت کننده بتن، به دلیل مقاومت خوردگی و شیمیایی، وزن کم و انعطاف پذیری در تونل ها استفاده میشود. تقویت کننده نوع شبکه آرماتور که در بتن استفاده میشود شامل الیاف پیشرفته ای مثل الیاف شیشه، کربن، آرامید و هیبرید (دورگه) با سیستم های رزین مثل وینیل استر و سایر سیستم های رزین ترموست و ترموپلاستیک است. این سیستم های در نظر گرفته شده سبب کاهش وزن میشوند.
سایر کاربردهای کامپوزیتی در حوزه مهندسی عمران:
• حفاظت از تونل ها
• حفاظت از کانتینرهای نگهداری
• امکانات و تسهیلات هواپیما مانند صحن و باند هواپیما
• سازه های پل و جاده ها
• سازه های فراساحلی و دریانوردی
• تکه های بتنی
• امکانات دستگاههای قدرت (انرژی)
• سازه ها و اشکال معماری مانند دیوارهای بیرونی، نرده مخصوص دستگیره و غیره.
عوامل محدود کننده در کاربرد کامپوزیتها، هزینه های اولیه ناشی از مواد اولیه و همچنین فرایندهای قالب گیری بی بهره است. با توسعه و همگون این فناوری، این مشکلات میتوانند به راحتی حل شوند.
 

P O U R I A

مدیر مهندسی شیمی مدیر تالار گفتگوی آزاد
استفاده از کامپوزیتها در پلهای جاده ای

استفاده از کامپوزیتها در پلهای جاده ای

پلها به عنوان بخش بزرگی در صنعت ساخت و ساز از اهمیت خاصی برخوردارند که استفاده از FRP در ساخت آنها به دلیل ایجاد عملکرد بالا مورد توجه قرار گرفته است. کاربرد FRP برای تعمیر، مقاوم سازی لرزه ای و ارتقاء پل های بتنی سبب شده طول عمر این سازه ها افزایش چشمگیری یابد. همچنین FRP به عنوان راه حلی اقتصادی برای سازه های پل های جدید در نظر گرفته شده است. در کامپوزیتهای پایه پلیمری ویژگی هایی به سازه داده شده که مواد سنتی و قدیمی این ویژگی ها را ندارند، به ویژه مقاومت در برابر خوردگی که مواد قدیمی این ویژگی را کمتر دارند و به همین خاطر جهت نگهداری جاده ها از نمک های یخ زدای استفاده میشده است که هم اکنون این خصوصیت کامپوزیتها سبب آن گردید که جایگزین مناسبی برای استفاده در جاده ها شوند. توسعه یافتن روشهای طراحی و بازدهی تولیدات برای ساخت پلهای جاده ای، در زمینه های سازه های عمرانی سودمند خواهد بود.

عرشه پل برای پلهای عابر پیاده و وسایل نقلیه در اطراف آبراه ها و جاده ها که کاملا از کامپوزیت ساخته شده اند در حال حاضر یک حقیقت تجاری است؛. وزن پایین کامپوزیت برای ساخت پلهای آبراه ها بسیار ارزشمند است زیرا باعث میشود حمل و نقل آسان شود. عرشه کامپوزیتی پل، 6 تا 7 ظرفیت بار را نسبت به بتن تقویت شده میتواند تحمل نماید .
به دلیل استحکام بالای کامپوزیت، انتظار میرود ملزومات نگهداری از لوازم مورد استفاده حداقل تا مدت 50 سال تضمین گردند. کامپوزیت مانند بتن در زمان ذوب و انجماد تکه تکه و خورد نخواهد شد و در مناطق مرطوب و محیطهای دریایی خورنده، مانند فلز پوسید نخواهد شد. عرشه پلهای کامپویتی به دلیل داشتن ساختاری بی نقص میتوانند جایگرینی بسیار مناسب برای عرشه پلهای قدیمی و معمولی شوند. این جایگزینی می تواند در زمانی کوتاه با حداقل اختلال در ترافیک انجام شود.

قابلیت استفاده از کامپوزیت ها در طراحی برای کاهش وزن باعث میشود که با کاهش اختلال ترافیک، در هزینه های ضروری نیز صرفه جویی شود. کامپوزیت سبک میتواند در چند ساعت به جای چند روز یا چند هفته نصب شود و با عرشه پل آسیب دیده یا یک پل معمولی جابه جا شود. ضریب بالای استحکام نسبت به وزن عرشه کامپوزیتی، هزینه های مربوطه به تجهیزات سنگین را کاهش میدهد. همچنین کاهش وزن عرشه کامپوزیتی پتانسیلی برای میزان بار بیشتر ارائه میدهد. کامپوزیتها میتوانند هزینه های تعمیر و جابه جایی را به دلیل مقاومت عالی موادشان در برابر خوردگی و خستگی کاهش دهند. مقاومت کامپوزیتها در مواقع ضروری نه تنها هزینه چرخه زندگی را بهبود میدهد بلکه طول عمر را نیز افزایش خواهد داد.

عرشه پلهای کامپوزیتی FRP با اجزای پالترود شده، ساخته شده اند که به هم متصل میشوند. آنها به صورت متقاطع قرار میگیرند و با میله های طولی نگهداری میشوند. این عرشه کامپویتی شامل دو ذوزنقه است که به شش گوش ها وصل است و سطح باند وسیعی را ایجاد میکند. ساختار پلهای بزرگراه با عرشه های FRPمدولار، مستلزم دانستن عملکرد عرشه پل تحت بار ترافیک است.
در طول عمر سازه، بار ترافیک باعث میشود فشار مکرری روی عرشه پل ایجاد شود. عرشه های پل کامپوزیتی در طراحی به صورت مدولار هستند و میتوانند به صورت طولی و پیوسته تولید شوند، به دلیل فرایند اصلی (فرایند پالتروژن)، طول عرشه میتواند در اندازه ای که بستگی به نیاز کاربر است به صورت انعطاف پذیر و بزرگتر بریده شوند.

اولین عرشه پل مدولار FRP در جاده های روستای وست ویرجینا (West Virginia) در آمریکا نصب گردید. عرشه های پل کامپوزیتی میزان 2 میلیون بار را بدون خستگی تحمل میکند. علاوه بر عرشه پل، در نصب از تراورس، ستون بندی و ستون کوتاه استفاده میکند. این عرشه ها ها ایمنی و تحمل بار را نشان میدهد که مقاومت پل را بالا می برند. این نصب در وست ویرجینا چگونگی عملکرد مشخصات کامپوزیت های پلیمری را نشان میدهد که به طور ایده ال در ساخت پل بزرگراه استفاده میشود. این مرحله مهمی در توسعه دسته های پل مدولار با استاندارد اجزای off-the shelf میباشد.
پل کامپوزیتی در بندر دانمارک توسط شرکت مهندسی دانیش (Danish) طراحی شده ، که در ساخت آن از پروفیل های پالترود شده استفاده شده است. این پل با طول 40 متر و پهنای 3 متر محل عابر پیاده، دوچرخه و موتور سیکلت است که سابقاً مسیر راه آهن بوده است. این پل طوری طراحی شده است که 500 کیلوگرم بر مترمربع، بار را تحمل میکند، همچنین میتواند ماشین های سنگین با بیش از وزن 5 متریک تن را در خود تحمل نماید . این استحکام به علت استفاده از عرشه های کامپوزیتی به وجود آمده است. این پل از برجی بلند به ارتفاع هجده و نیم متر آویزان میباشد که به یک پایه بتنی متصل شده است. وزن برج کامپوزیتی 3MT است. برای پیش ساخت برج و سه پایه آن از پروفیل های پالترود شده استفاده شده است. وزن سبک کامپوزیت باعث شده که پل فوق الذکر به اسانی در زمانی تنها 18 ساعت در شبانه روز نصب و بدین ترتیب حداقل اختلال را در ترافیک ایجاد نماید.




مترجم: م. تقی زاده- انجمن کامپوزیت ایران
 

P O U R I A

مدیر مهندسی شیمی مدیر تالار گفتگوی آزاد
برج های انتقال نیرو

برج های انتقال نیرو

برجهای انتقال نیروی انرژی الکتریکی با ولتاژ بالا در حال حاضر از قطعات کامپوزیتی پالترود شده ساخته میشوند و در تولید آنان از روش مونتاژ "ساخت و ساز" استفاده میگردد که استفاده از بستها و چسبها را حذف میکند. اجزاء برج کامپویتی وزن کمتر از یک سوم سازه های مشابه فولادی را دارند که قابل حمل به مناطق دور می باشند، به علاوه مشخصات عایق کامپوزیتی طوری است که اجازه میدهند میزان فرسایش ،کاهش یابد. به دلیل ویژگی مقاومت در برابر خوردگی برج های کامپویتی، این برجها مزیت بزرگی را در محیطهای ساحلی دارند. بعنوان مثال برجهای کامپوزیتی که بصورت آزمایشی در خط ساحلی اقیانوس آرام در کالیفرنیا نصب شدند هم اکنون بیش از سه سال است که در برابر آلودگی سنگین نمک مقاومت کرده اند. در مقابل، برج های فولادی گالوانیزه به شست و شو مکرر نیاز دارند تا خوردگی ناشی از نمک در آنها برطرف شود.


توزیع نیرو و روشنایی

تیرهای چراغ برق کامپوزیتی به دلیل عملکردشان و دلایل محیطی، کاربردشان افزایش پیدا کرده است. برای محافظت از تیرهای چراغ برق چوبی قدیمی در برابر پوسیدگی و حمله حشرات به مواد شیمیایی سمی نیاز است که به محیط زیست نیز آسیب میرساند. تیرهای چراغ برق کامپوزیتی سبک و به راحتی قابل حملهستند؛ آنها در مقابل خوردگی، پوسیدگی و حمله حشرات مقاوم و دارای عایق الکتریکی عالی هستند و طوری طراحی شده اند که به طور قابل ملاحضه ای باعث کاهش تلفات میشوند.


تعمیر، مقاوم سازی و میلگردها

صفحات کامپوزیتی با موفقیت برای تعمیر تیرهای ساختمان، ستون ها و سایر سازه های ضعیف و آسیب دیده با ضربه، زمین لرزه یا نشست استفاده شده اند و معمولا میتوانند با دست بدون نیاز به تجهیزات بالابر به هم بچسبند. تعمیرات آنان میتوانند نسبت به روشهای قدیمی سریعتر انجام شوند. میله های کامپوزیتی ممکن است در بتن جایگزین میله های فولادی شوند تا از فرسایش و خوردگی بتن جلوگیری شود. اگرچه استفاده از میلگرد کامپوزیتی ممکن است در ابتدا گرانتر باشد اما کاربرد آن منطقی و صحیح است زیرا محتوی ساختار طوری است که به تعمیرات کمتری نیاز دارد.

مترجم: م. تقی زاده- انجمن کامپوزیت ایران
 

P O U R I A

مدیر مهندسی شیمی مدیر تالار گفتگوی آزاد
دربها و چهارچوب از جنس FRP

دربها و چهارچوب از جنس FRP

به دلیل کمبود چوب در صنعت ساخت و ساز، مواد FRP (کامپوزیتی) میتوانند جایگزین مناسب چوب ها شوند زیرا استفاده از این مواد سبب کاهش هزینه ها و ایجاد توان پاسخدهی به میزان تقاضا در صنعت ساخت و ساز می شوند. درب هایی که از پوسته یا لایه FRP ساخته شده اند، از کنار هم قرار گرفتن مواد هسته ایی چون فوم پلی یورتان سفت و محکم، پلی استایرن، ورقه لانه زنبوری، کنف هندی/ لیف نارگیل و غیره که به طور فشرده اصطلاحاً ساندویچی میشوند تولید شده و با این شرایط میتوانند در مکانهائی چون آزمایشگاه ها، بیمارستانها، مدارس، ادارات، ساختمان های مسکونی و غیره، کاربرد داشته باشند. این سازه های ساندویچی ضمن اینکه مورد استقبال زیادی قرار گرفته اند، می توانند در اندازه های مختلف نیز تولید شوند.

روش های دستی یا قالبگیری روش های عمده و اصلی در صنعت کامپوزیت در بخش ساخت و ساز هستند. قسمت جلو و پشت ورقه های دربها به طور جداگانه ساخته میشوند. در لوازم گوناگون بین دو ورقه ها چوب قرار میگیرد. فوم PU بین ورقه ها ساندویچی میشود (به طور فشرده قرار میگیرد) و پس از این مرحله، آن را رنگ آمیزی و صیقل داده تا سازه شکل زیبایی پیدا کند. استفاده صحیح از افزودنی ها، ویژگی مقاومت به حریق را برای درب ها ایجاد مینماید. به علاوه استفاده از مواد کامپوزیتی در درب ها کلاً آنها را در برابر آسیب حشراتی چون موریانه و آب مقاوم میکند. دربهای FRP ارزان تر از دربهای چوبی هستند. همچنین چهارچوب دربهای FRPمیتوانند با قالبگیری ساخته شوند.

دربها و چهارچوبهای FRP با استفاده از فن آوری مذکور و توسط مرکز طراحی کامپوزیت CDC- RV-TIFAC در شهر بنگالور هندوستان تحت نظر برنامه شرکت گوت (Govt) در این کشور (هند) طراحی و توسعه پیدا کرده اند. دربهای پیشرفته FRP توسط مرکز CDC با مشخصات BIS بی. آی. آس (IS:4020) مورد تائید قرار گرفته اند. بعد از انجام آزمایشات و عکس العمل کاربرها، فن آوری دربهای FRP جهت بهره وری تجاری به بیش از 30 موسسه انتقال یافت.

توسعه سریع کاربرد سازه های ساندویچی باعث میشود در بسیاری از زمینه ها، دانش دقیق تری در روش های طراحی، فرایندهای آزمایشی و روشهای تولید محصولات کامپوزیتی به صرفه ای ایجاد گردد. هسته با چگالی کم، از لانه زنبوری یا مواد فوم ساخته شده است که با حداقل وزن عملکرد خوبی در سازه ایجاد مینماید. سایر موارد مهم مانند عایق صدا، مقاومت حرارتی، ارتعاشات خفیف، و غیره به انتخاب ماده هسته ای بستگی دارند و به اهمیت انتخاب آن تاکید مینمایند. نمونه درب FRP در شکل بالا نشان داده شده است.


قطعات لوله کشی

وزن پایین قطعات کامپوزیتی که با الیاف شیشه ساخته شده اند باعث میشود که قطعات در سرویس بهداشتی به راحتی نصب شوند و همچنین در مقابل خوردگی مقاوم باشند. برخلاف فولاد و پرسلین (ظروف چینی) سطح کامپوزیت به دلیل رسانایی حرارتی ضعیف گرم است. روش قالبگیری کامپوزیت باعث میشود شکل زیبا و لایه رویی عالی در قطعه ایجاد شود.


پنل سقف

برای سقف های آویز و معلق از پنل هایی که با پوشش الیاف شیشه قالبگیری شده اند استفاده میشود زیرا استحکام و مقاومت سقف را افزایش میدهد. پنل هایی که با پوشش الیاف شیشه ساخته شده اند ظاهر زیبایی دارند. این سقف های معلق برای پوشاندن سیم کشی های برق، مسیر لوله کشی های کوچک و بزرگ استفاده میشوند. پوشش الیاف شیشه موجود در این پنل ها با برخورداری از منافذی مناسب، کیفیت صوت را در فضای سکونت یا محل کار تا حد زیادی بهبود میبخشد.


مترجم: م. تقی زاده- انجمن کامپوزیت ایران
 

P O U R I A

مدیر مهندسی شیمی مدیر تالار گفتگوی آزاد
کامپوزیتهای تقویت شده با الیاف هندی - نارگیلی

کامپوزیتهای تقویت شده با الیاف هندی - نارگیلی

کامپوزیتهای تقویت شده با الیاف هندی- نارگیلی جایگزین محصولات چوبی هستند که در صنعت ساخت و ساز کاربرد دارند. این نوع کامپوزیت ها شامل تخته هایی است که از الیاف نارگیل تقویت شده اند و روکش آن از الیاف هندی جهت دار و داخل آن الیاف نارگیل به همراه ضایعات چوب لاستیک میباشد. لایه خیلی نازک الیاف هندی بارزین فنولیک ترکیب میشود که به عنوان لایه سطحی روی قطعه استفاده میشود و باعث زیبایی قطعه میگردد که قطعه ایی شبیه چوب را ارائه مینماید. جهتدار و یکسان بودن الیاف هندی در نفوذ رزین به داخل الیاف کمک مینماید. الیاف نارگیلی شامل 45.84% لیگنین است ولیکن در چوب ساج 39% لیگنین وجود دارد بنابراین الیاف نارگیل تحت شرایط محیطی خشک و مرطوب در برابر پوسیدگی مقاوم تر از چوب ساج است و استحکام کششی بهتری دارد. به طور مشابه محتوی 43% سلولز در الیاف نارگیل در برابر 63% سلولز در چوب باعث میشود الیاف مستحکم تر از چوب باشد. تخته های کامپوزیتی به طور مثال تخته هایی که با الیاف نارگیل تقویت شده اند (الیاف هندی، چوب لاستیکی، الیاف نارگیل) به عنوان جایگزین تخته چند لایه ایی است و تخته هایی که با الیاف طبیعی تقویت شده اند (الیاف هندی، الیاف نارگیل) به عنوان جایگزین MDF میتوانند به جای تخته های چوب و MDF برای پارتیشنها، سقفهای کاذب، سطح پانلها، طاقها، مبلمان، قفسه ها، کمدها و غیره استفاده شوند. این تخته ها برای درب و چهار چوب درب جایگزین مواد مناسب شبیه چوب، فلز و غیره هستند.

مشخصات تخته های ساخته شده با الیاف هندی- نارگیلی تحت برنامه دستور العمل کامپوزیتهای پیشرفته(Advanced Composites Mission) توسعه یافته اند ،این مشخصات در جدول M11.16(a) و M11.16(b) نشان داده شده است.
M11_16(a)-Properties-of-jut.jpg

کامپوزیتهای تقویت شده با بامبو (چوب خیزران) نیز در صنعت ساخت و ساز میتوانند در قطعات، کاشی ها و کفپوش ها، سقف های کاذب، دیوارهای پارتیشن، مبلمان و غیره با سطح پلیمریزه شده و ورقه ورقه شده استفاده شوند. بامبو جهت خشک شدن در اتاق سولار (خورشیدی) نگهداری میشود. دسته های بلند بامبو در اندازه های مختلف به صورت دستی بریده میشوند. برای اندازه گیری دسته های بامبو از وسیله اندازه گیری گوناگونی استفاده مینمایند تا به اندازه مناسب برسند. دسته های بامبو با رزین پلی استر ترکیب میشوند و در فشار هیدورلیک قالبگیری میشوند. محصول قالبگیری شده دارای ابعاد دقیق و با لاک پوشش داده شده است. اسباب و اثاثه خانه که با کامپوزیتهای بامبو ساخته شده اند در شکل زیر M11.25 نشان داده شده است.
Figure-M11_25-Bamboo-based-.jpg
قطعات ساخته شده با بامبو به راحتی سوراخ میشوند و مقاوم به ضربه هستند، و به راحتی نصب میشوند به همین دلیل برای ساختن لوازم نصب کردنی از بامبو استفاده میشود. همچنین عناصر خانه های پیش ساخته شده برای آلونک ها، پناهگاه ها،اتاقک ها، خانه های کوچک، اهرام و غیره با استفاده از کامپوزیتهای بامبو ساخته میشوند. این عناصر شامل چهار چوبهای ساختاری، میله ها، ستون ها، تراس ها، تیرها و غیره و با ورقه های NFC پوشیده شده اند. این عناصر مناسب نوارهای غیر قابل دسترس هستند و برای قلعه ها، سواحل دور، مکانهایی که دارای وضعیت شدید آب و هوایی و موقعیت توریستی مناسب و نامناسب هستند، خانه های رعیتی، جزایر کوجک و دور دست این عناصر مناسب هستند. سایر محصول توسعه یافته با بامبو تخته تزئینی است. این تخته با اندازه و ضخامت بامبو ساخته شده اند که با اضافه نمودن رزین پلیمری دسته های بریده شده بامبو به هم متصل میشوند. به دلیل سبکی بامبو تخته های تزئینی توسعه می یابند و وزنشان سبک میشود، در نتیجه نسبت به سایر چوب و تخته های چند لایه ایی سبک تر است.

مترجم: م. تقی زاده- انجمن کامپوزیت ایران
 

P O U R I A

مدیر مهندسی شیمی مدیر تالار گفتگوی آزاد
نوسازی و مرمّت با مواد کامپوزیتی

نوسازی و مرمّت با مواد کامپوزیتی

طی آسیب های جدی پیش آمده در زلزله شهر گجرات در کشور هندوستان اقداماتی جهت نوسازی و بازسازی، ابتکاراتی تحت پروژه TIFAC انجام گرفت که تاثیرات مثبتی بر زندگی مردم گذاشت:
• ساخت پناهگاه های نیمه دائمی با ابعاد 12×20 متر که دارای تخته های کامپوزیتی ساخته شده با الیاف هندی و با بامبو میباشند. برای ایجاد زیبایی و همچنین افزایش عایق حرارتی از تخته های کامپوزیتی ساخته شده با الیاف طبیعی در سقف پناهگاه استفاده گردید.
• ساخت 128 قطعه سرویس بهداشتی با ابعاد 4×4 متر و قطعات FRP برای دیوارها و سقف ها .
• ساخت 15 فروشگاه با ابعاد 8×12 متر به علاوه ساخت اداره پست در شهرستان که خدمات شان را شروع نموده اند.
• همچنین ساخت سرپناه های مسکونی نیمه دائمی، 25 مدرسه با ابعاد 20× 24 متر که در موقعیت های گوناگون قرار گرفته اند.​

پروژه TIFAC یک ابتکاری است که در آن مواد و مصالح ساختمانی جدید با تحویل فوری در نظر گرفته شده است.

مواد و مصالح ساختمانی کامپوزیتی
یکی از ابتکارات برنامه کامپوزیتهای پیشرفته، ساخت 3000 سازه موقتی برای ساختار اداره پست، بخش CR و غیره ... است که با مواد و مصالح ساختمانی کامپوزیتی تولید شده اند. مجموعه محصولاتی ساخته شده به طور مثال تخته های ساخته شده با الیاف هندی، دربهای FRP، کاشی های کامپوزیتی ساخته شده با بامبو و تخته های ساخته شده با پوسته دانه های برنج برای سقفهای کاذب که همگی در ساختار پناهگاه استفاده شده اند تحت برنامه مذکور تولید شده اند. تخته های الیاف هندی از نمد الیاف هندی ساخته شده و از ضایعات چوب پلاستیک به عنوان روکش داخلی و الیاف هندی جهت دار به عنوان سطح روکش کاربرد بی نظیری ایجاد کرده است. برای اطمینان از عایق حرارتی عالی از تخته های الیاف هندی به جای فلز و همچنین برای سقف از کاشی های کامپوزیتی بامبو استفاه شده است. کرکره های درب از پانلهای ساندویچی که با الیاف شیشه، رزین پلی استر را تقویت کرده اند ساخته شده است. که ظاهری زیبا و جذاب با مقاومت مکانیکی و مقاومت در برابر آب دارند.


ترجمه و تالیف: م. تقی زاده- انجمن کامپوزیت ایران
 

P O U R I A

مدیر مهندسی شیمی مدیر تالار گفتگوی آزاد
فن آوری کامپوزیت ها در هندوستان

فن آوری کامپوزیت ها در هندوستان

به طور کلی فن آوری کامپوزیت و کاربردهای آن در طی دو دهه اخیر، پیشرفتهای فوق العاده ایی داشته، بدیهی است که در حال حاضر میزان مصرف مواد کامپوزیتی در جهان حدود 2.2 میلیون متریک تن است که حدود 24% از آن در منطقه آسیا-اقیانوسیه استفاده میشود که در حال حاضر حدود چهل هزار نوع محصول کامپوزیتی در بخشهای مختلف صنعت در سرتاسر جهان کاربرد دارد.
حدود 30 سال پیش به طور همزمان کشور های هند و چین از کامپوزیتها شروع به استفاده کردند که میزان مصرف کامپوزیت در کشور چین (حدود 200 هزار متریک تن) در مقایسه با کشور هند (حدود 3 هزار متریک تن)بیشتر بوده است.
مهمترین ویژگی حاکم بر انتخاب مواد، شکل ساختاری اجزا و بی نقصی و کامل بودن ساختار است. اغلب معیارهای مهم در انتخاب مواد، ایجاد استحکام و کاهش وزن است، به ویژه در کاربردهای هوافضا، امروزه معیار و ضوابطهای دیگری مانند پایداری محیط زیست، انرژی ذخیره شده (انرژی جاسازی شده)، مقاومت حرارتی وجود دارد. در نظر گرفتن عملکرد بالای FRP و استفاده از الیاف کربن امروزه مقرون به صرفه تر است.
بررسی روند این فن آوری ملی، واقعیتی را نشان میدهد که کامپوزیتها موقعیت مهم و برجسته ای را دارند. در مقایسه با فولاد، آلومینیوم و سایر فلزات، کامپوزیتها محصول جذابی هستند که ذخیره انرژی (انرژی مورد نیاز تولید) در آنها در نظر گرفته میشود. سایر ویژگی های مهم کامپوزیتها منجمله مقاومت در برابر ضربه، مقاومت در برابر خوردگی، عایق صوتی و حرارتی میباشد.
نوآوری در محصولات کامپوزیتی ترموست و همچنین کامپوزیتهای ترموپلاستیک راه طولانی را در مسیر توسعه زمینه های کاربردی طی نموده که در نتیجه سبب توسعه بازار شده است. کشور هندوستان با توجه به در اختیار داشتن دانش فنی مناسب در تهیه رزینهای گوناگون، کاتالیست و سیستمهای پخت، توانست آنها را با مواد خام گوناگون ترکیب نماید که با این روش توانست تولید کامپوزیت را افزایش دهد.
با توجه به بررسی های بعمل آمده در میزان منابع طبیعی موجود در جهان و کمبود چوب در صنعت ساخت و ساز این موضوع باعث میشود که به توسعه جایگزینی مناسب برای چوب توجه بیشتری شود. توجه به این موضوع سبب آن شده که به کامپوزیتهای ساخته شده با الیاف طبیعی اهمیت بیشتری داده شود. کشور هند از کامپوزیتهای ساخته شده با الیاف طبیعی استقبال کرده زیرا کشوری است که دارای الیاف طبیعی گوناگونی است و میتواند در این زمینه به صنعت کامپوزیت کمک زیادی نماید. کشور هند بایستی به طور جدی فنون فرصتهای صادرات الیاف طبیعی به کشورهای پیشرفته را مورد بررسی و اجرایی نماید. محصولاتی که به صورت سنتی تولید میشوند معمولاً باعث ایجاد رقابت قیمتی میگردند.
تخصص در فن آوری کامپوزیت در کشور هند در آزمایشگاههای ملی و موسسات باعث ایجاد بهره برداری تجاری کامپوزیتها شده است. اهمیت کامپوزیت به عنوان ماده پیشرفته در بخشهای گوناگون مانند خطوط راه آهن، صنعت خودرو سازی، صنعت ساخت و ساز، صنعت دریایی ، پزشکی و غیره ارزیابی شده است.
هدف سازمانهایی که باعث توسعه کامپوزیت شده اند منجمله (Advanced Composites Mission) این است که صنعت آزمایشگاه را بهبود دهند تا بتوانند صنعت کامپوزیت را توسعه ملی و تجاری سازی نمایند. این سازمان 22 پروژه را راه اندازی نموده که با صنعت و آزمایشگاه ها همکاری فعالی دارد. بعضی از پروژه های مهم که با این سازمان راه اندازی شده اند در بخش مهندسی عمران شامل پروفیلهای پالترود شده FRP ، تخته های کامپوزیتی ساخته شده با الیاف هندی محکم که به عنوان جایگزین چوب هستند، درب و چهار چوب دربهایFRP و غیره میباشد. هدف این سازمان افزایش دانش در رابطه با توسعه فن آوری صنعت کامپوزیت و افزایش کیفیت است که این مهم، منجر به تقاضای بیشتر در بازار خواهد شد.


ترجمه و تالیف: م. تقی زاده- انجمن کامپوزیت ایران
 

P O U R I A

مدیر مهندسی شیمی مدیر تالار گفتگوی آزاد
تحقیقات جدید در مورد ارتقاء کیفیت الیاف نانو لوله های کربن

تحقیقات جدید در مورد ارتقاء کیفیت الیاف نانو لوله های کربن

اگرچه طی دو دهه اخیر در زمینه تولید کامپوزیتهای تقویت شده با نانو لوله های کربن پیشرفت های چشمگیری حاصل شده است، اما هنوز باید بر موانع فنی زیادی فائق آمد تا بتوان از نانو لوله ها که قطر آنها حدود یک الی دو نانومتر است و طول آنها در حد چند میکرون می باشد در ابعاد ماکروسکوپیک استفاده نمود. به همین منظور دانشگاههایی از سراسر دنیا در مورد تولید الیاف نانو لوله های کربن تحقیق می کنند. آخرین تحقیقات دانشگاه کارولینای شمالی و دانشگاه رایس در مورد تولید الیاف، پارچه و کامپوزیت نانو لوله های کربن در این مقاله آورده شده است.

پیچش انبساطی (Stretch Winding) کامپوزیت نانو لوله های کربن دانشکده مهندسی و علوم مواد دانشگاه کارولینای شمالی برای تولید یارن، صفحات و ورقهای کامپوزیتی تقویت شده با نانو لوله های کربن، از روش جدید پیچش انبساطی نانو لوله های کربن استفاده کرده است.

گروه تحقیقاتی این دانشکده روی مهمترین خواص نانو لوله های کربن تقویت کننده این کامپوزیتها مطالعه کرده است. تاثیر نانولوله های بلند بر خواص نهایی کامپوزیت، تاثیر کسر حجمی بالای نانو لوله ها بر کامپوزیت، تاثیر به صورت ردیفی قرار گرفتن نانو لوله های کربن بر خواص کامپوزیت و استفاده از رزین زمینه پلیمری جهت کنار هم قرار گرفتن نانو لوله های کربن و به تبع آن بالا رفتن نسبت کربن به پلیمر از جمله موضوعات دیگری هستند که محققان دانشگاه کارولینای شمالی روی آن تحقیق می کنند تا بتوانند کامپوزیتهایی با استحکام بالا تولید نمایند.

محققان مذکور به این نتیجه رسیده اند که برای افزایش مقاومت این کامپوزیتها در برابر بارهای وارده، باید نحوه چیدمان نانو لوله های کربن در کامپوزیت بهینه شود و کسر حجمی نانو لوله های کربن افزایش یابد.

بخشهای صنعتی خواهان آن هستند که با استفاده از نانو لوله های کربن، استحکام مکانیکی، سفتی و رسانایی الکتریکی کامپوزیتها افزایش یابد. بنابر این محققان دانشگاه کارولینای شمالی قصد دارند کامپوزیتهایی تولید کنند که در آن نسبت نانو لوله های کربن بیشتر از رزین زمینه پلیمری باشد. 50 الی 60 درصد وزن کامپوزیتهایی که توسط محققان دانشگاه دانشگاه کارولینای شمالی تولید می شود، از نانو لوله های کربن تشکیل شده است.

بر خلاف محققان دیگر که نانو لوله های کربن را به رزین زمینه پلیمری اضافه می کنند، محققان دانشگاه کارولینای شمالی رزین زمینه پلیمری را به نانو لوله های کربن می افزایند. این محققان به روش رسوب دهی شیمیایی فاز بخار (تبخیر شیمیایی)، نانو لوله های کربن چند جداره ای تولید کردند و چند نوع رزین گرمانرم زمینه پلیمری و پلیمر تقویت شده با الیاف کربن را به آنها افزودند. پلیمرهایی که به نانو لوله های کربن چند جداره اضافه شدند عبارت بودند از : رزینهای پلی وینیل استات، اپوکسی، پلی ایمید و نایلون.

فناوری انحصاری دانشگاه کارولینای شمالی در پیچش انبساطی نانو لوله های کربن به همراه ریسیدن و خشک کردن آن سبب می گردد که نوارهای ممتدی از نانو لوله های کربن تولید گردد.

در این فناوری ابتدا الیاف نانو لوله های کربن تولید می شود. سپس در دستگاه ریسندگی، الیاف مذکور روی یک صفحه افقی قرار می گیرند و دور یک سنبه پیچیده می شوند. آنگاه برای اینکه بین الیاف پیوند واندروالس ایجاد گردد و الیاف در کنار یکدیگر باقی بمانند، آنها را به رزین زمینه پلیمری آغشته می کنند. در نهایت از کنار هم قرار گرفتن الیاف، نوار نانو لوله های کربن تولید می شود.

فرآیند پیچش انبساطی و ریسیدن الیاف نانولوله های کربن در یک دستگاه ریسندگی انجام می شوند اما این دو فرآیند در بخشهای مختلف دستگاه مذکور اجرا می گردند. سنبه ای که الیاف نانولوله های کربن روی آن پیچیده می شوند، می چرخد و به این ترتیب الیاف تاب بر نمی دارند.


فناوری دانشگاه کارولینای شمالی از این مزیت برخوردار است که از ابتدا الیاف نانو لوله های کربن در یک ردیف قرار می گیرند و در نهایت نوارهای یک دستی از نانو لوله های کربن تولید می گردد. از آنجا که در این نوارها الیاف نانو لوله های کربن تاب ندارند، پیچش انبساطی الیاف نانو لوله های کربن باعث می شود که استحکام و سفتی کامپوزیت به ترتیب 90 و 100 درصد افزایش یابد. در کامپوزیتی که با الیاف مذکور تولید می شود، رسانایی حرارتی تقرایباً سه برابر و رسانایی الکتریکی نیز 50 درصد افزایش می یابد.

خواص مکانیکی کامپوزیتهایی که با استفاده از فناوری انحصاری دانشگاه کارولینای شمالی تولید می شوند، از خواص مکانیکی کامپوزیتهای پیشرفته موجود در بازار برتر می باشد. در فرایند پیچش انبساطی نانو لوله های کربن باید طول نوارهاری نانو لوله های کربن زیاد باشد و در دنیا فقط چند موسسه تحقیقاتی وجود دارند که می توانند چنین نوارهای طویلی را تولید کنند. بیشتر موسسات تحقیقاتی با استفاده از روش ریسیدن محلول توانسته اند الیاف کوتاه نانو لوله های کربن را تولید کنند.

لازم به ذکر است که روش ریسیدن محلول شامل یک فرآیند چهار مرحله ای است که عبارتند از: حل کردن ماده تشکیل دهنده الیاف در یک حلال، هم زدن و ریسیدن محلول مذکور، عبور دادن محلول از یک حمام انعقاد و کشیدن آن از دستگاه رشته ساز به صورت الیاف جامد، فرآیندهای شستن، خشک کردن و حرارت دهی.

محققان دانشگاه کارولینای شمالی معتقدند که اگر فناوری انحصاری خود را ارتقاء بخشند می توانند برای بخش صنعت، الیاف نانو لوله های کربن بلندتری تولید کنند. این فناوری برای بازار کامپوزیتها آینده درخشانی را نوید می دهد. با این فناوری هزینه تولید الیاف نانو لوله های کربن به اندازه الیاف کربن یا پایین تر از آن خواهد بود. به این ترتیب می توان با هزینه کمتر رویای تولید تیغه های توربین تقویت شده با نانو لوله های کربن و تولید تیرهای یکپارچه را تحقق بخشید. ضمناً می توان برای صنعت هوافضا و خدرو نیز قطعاتی با استحکام بالا تولید نمود. به علاوه از الیاف نانو لوله های کربن دانشگاه کارولینای شمالی می توان در کاربردهای پزشکی و بازار لباسهای هوشمند با قابلیت رسانایی الکتریکی و حرارتی نیز بهره جست.



کیفیت الیاف نانو لوله های کربن اکسترود شده به کیفیت نانو لوله ها بستگی دارد
بخش تحقیقاتی دانشگاه رایس موفق شد با استفاده از فرآیند ریسندگی تر، الیاف نانو لوله های کربن را تولید نماید. فرآیند مذکور شبیه همان فرآیند ریسندگی تر است که در تولید الیاف پلیمری مورد استفاده قرار می گیرد.

در فرآیند ریسندگی تر، پلیمر در یک مایع آلی یا معدنی حل می گردد و از میان سوراخهای رشته ساز بیرون می آید. سپس تارهای مذکور از حمام انعقاد عبور می کنند. در این مرحله بر روی تارها واکنشهای فیزیکی و شیمیایی انجام می شود. پس از اینکه تارها از حمام خارج شدند، به الیاف تبدیل می گردند.

در فرآیند ریسندگی تر دانشگاه رایس، پودر نانو لوله های کربن به صورت محلول در می آیند. در این هنگام به محلول مذکور یک مایع منعقد کننده اضافه می گردد تا حلال را خشک کند. سپس طی فرآیند اکستروژن الیاف نانو لوله کربن تولید می گردد. از این الیاف به راحتی می توان استفاده نمود. به عنوان مثال گروه تحقیقاتی دانشگاه رایس توانستند سوزنهایی رابا این الیاف نخ کنند و با آنها دوختهای خاص را انجام دهند. به علاوه آنها موفق شدند این الیاف را روی قرقره بپیچند و مانند نخهای معمولی با آنها کار کنند. رسانایی حرارتی الیاف مذکور، بیشتر از میزانی بود که انتظار می رفت. این محققان سعی دارند پی ببرند که آیا بین نوع نانو لوله ای که در فرآیند ریسندگی تر مورد استفاده قرار می گیرند (در این مورد خاص، پودر نانو لوله کربن) و خواص الیافی که با این نانو لوله ها تولید می شوند، ارتباطی وجود دارد؟ محققان مذکور اطلاعاتی که در مورد عملکرد پودر نانو لوله های کربن به دست آورده اند را در اختیار شرکتهای تولید کننده نانو لوله های کربن قرار می دهند تا آنها بتوانند کیفیت پودر نانو لوله های کربن خود را ارتقاء بخشند.

طی دهه های اخیر چند شرکت و آزمایشگاه تحقیقاتی از الیاف نانو لوله های کربن استفاده کرده اند اما این بار دانشگاه رایس با روشی متفاوت به تولید الیاف مذکور پرداخته است. در روشهای قبلی نانو لوله های کربن و الیاف آنها به صورت همزمان تولید می شدند. در روش ریسندگی تر دانشگاه رایس، هنگام عبور تارهای نانو لوله های کربن از داخل حمام انعقاد، واکنشهای فیزیکی و شیمیایی داخل حمام روی تارها تغییراتی ایجاد می کند و به این ترتیب تارها به صورت الیاف ممتد از حمام خارج می شوند. یکی از مزایای این روش، یک مرحله ای بودن آن است اما در این روش کیفیت الیاف به کیفیت نانو لوله ها بستگی دارد. به عبارت دیگر نمی توان از هر نوع نانو لوله کربن، الیافی با کیفیت بالا تولید نمود.

در روش دانشگاه رایس پس از تولید نانو لوله های کربن، آنها را شستشو دادند و نانو لوله ها در اختیار محققان قرار گرفتند. محققان نیز الیاف نانو لوله های کربن را تولید نمودند. به این ترتیب الیاف مذکور طی چند مرحله و با کیفیت بالا تولید شدند.

محققان دانشگاه رایس به نانو لوله های بلند و ظریفی به طول 5 الی 10 میکرون (میکرون یک میلیونیوم متر است) و قطر 1 الی 3 نانومتر (نانومتر یک میلیاردیوم متر است) نیاز داشتند. به گفته محققان مذکور، هرچه نانو لوله ها بلندتر باشند، الیاف از خواص مکانیکی بهتری برخوردار خواهند بود. آنها به این نتیجه رسیدند که مهم نیست نانو لوله های کربن، تک جداره یا چند جداره باشند، نکته مهم این است که نانو لوله ها باید از ساختارهای بی عیبی برخوردار باشند، مثلاً در آنها سوراخی وجود نداشته باشد. در این صورت کیفیت الیاف نانو لوله های کربن افزایش می یابد.

با تحقیقات دانشگاه رایس، در مورد بالا بردن کیفیت، خواص و عملکرد الیاف نانو لوله های کربن اطلاعات بیشتری به دست آمده است.


منبع: موسسه کامپوزیت ایران- نشریه الکترونیکی کامپوزیت-شماره 50
 

P O U R I A

مدیر مهندسی شیمی مدیر تالار گفتگوی آزاد
راز ترمیم خود به خودی در کامپوزیت های با کارایی بالا

راز ترمیم خود به خودی در کامپوزیت های با کارایی بالا

محققان کشور امریکا مکانیسم جدیدی را کشف کرده اند که به برقراری پیوندهای شیمیایی منجر می گردد.
مهندسان امیدوارند که با استفاده از این مکانیسم، بتوانند برای ترک های ریز موجود در هواپیماها، پل ها، توربین های بادی، و دیگر سازه ها، مواد کامپوزیتی خود ترمیم ارزان قیمتی تولید کنند.
پیش از این اگر در اثر خستگی، سازه ای دچار ترک می گردید به جز منتظر بودن برای فروپاشی آن سازه از دست هیچ کسی کار دیگری بر نمی آمد. اما امروزه کامپوزیت های خود ترمیم شونده می توانند به سرعت ترک ها را پر کنند. در کامپوزیت های مذکور میکروکپسول هایی تزریق می گردند که حاوی یک چسب مایع می باشند. هرگاه در سازه ای که با این کامپوزیت ها تقویت شده است ترکی ایجاد گردد، این چسب از داخل میکروکپسول بیرون می آید و ترک را به صورت خود به خود ترمیم می کند.
معمولا برای فعال شدن این چسب به محرکی نظیر اشعه ماورای بنفش یا حرارت بالا نیاز است. البته مهندسان ترجیح می دهند برای تعمیر ترک ها از کامپوزیتی استفاده کنند که بدون دخالت یک عامل خارجی فعال گردد و ترک را پر نماید. بنابراین به جای این محرک های فیزیکی باید از یک ماده شیمیایی به عنوان کاتالیست استفاده گردد تا واکنش خودترمیمی آغاز شود.

کاتالیست کمیاب
در سال 2001 میلادی محققان دانشگاه ایلینویز با ترکیب کردن دو ماده شیمیایی متفاوت توانستند کاتالیستی بسازند که مانند رزین های اپوکسی از دو بخش تشکیل شده بود. لازم به ذکر است که رزین های اپوکسی از دو بخش اپوکسی و غیر اپوکسی تشکیل شده اند. در کاتالیست مذکور از دو نوع میکروکپسول استفاده شده است که یکی از آنها حاوی یک هیدروکربن حلقوی (هیدرو کربنی که در آن اتمهای کربن، ساختمان حلقوی بسته دارند) به نام دی سیکلو پنتادین می باشد و میکروکپسول دیگر که نقش کاتالیست را ایفا می کند، از محلول روتنیم تشکیل شده است.
محلول روتنیم باعث شکسته شدن حلقه دی سیکلو پنتادین می گردد و به این ترتیب بین محتویات این دو میکرو کپسول واکنش پلیمیزاسیون و بسته شدن ترک انجام می گیرد.
به عبارت دیگر ترک موجب می گردد که می گردد که میکروکپسول های مذکور پاره گردند و مواد شیمیایی داخل آنها آزاد شوند و با یگدیگر واکنش دهند و دو سر ترک را به هم بچسبانند.
اما روتنیم عنصری کمیاب است و با توجه به اینکه در بدنه هواپیماهای ایرباس از 30،000 کیلوگرم کامپوزیت استفاده می گردد اگر قرار باشد برای پر کردن ترک های این هواپیما از کاتالیست روتنیم استفاده گردد باید حجم انبوهی از ذخایر روتنیم موجود در جهان تنها در بخش های کامپوزیتی یک فروند از این هواپیما ها مصرف گردند.
از آنجا که به علت دسترسی محدود به ذخایر روتنیوم در بیشتر کاربردها نمی توان از روتنیوم استفاده نمود، گروه تحقیقاتی دانشگاه ایلینویز تصمیم گرفت که برای تولید کامپوزیتهای خود ترمیم، به جای این عنصر ماده دیگری را جایگزین نماید.
از این رو محققان مذکور کاتالیست نیکل را انتخاب نمودند اما مجبور شدند که برای استفاده از این کاتالیست در ترمیم ترک ها، جنس حلال ها را نیز تغییر دهند و به جای دی سیکلو پنتادین از ماده دیگری استفاده نمایند که بدون حضور کاتالیست واکنش خود ترمیمی را آغاز نماید.

حلال منحصر به فرد
محققان با کمال شگفتی دریافتند که حلال جدید در واکنش خود ترمیمی با موفقیت عمل کرد. آنها این پدیده را اینگونه توضیح دادند که احتمالاً حلال جدید، ماده کامپوزیتی را در خود حل کرده است و مجدداً با آن پیوندهای شیمیایی تشکیل داده است و خود ترمیمی اتفاق افتاده است.
البته مکانیسم واقعی این خود ترمیمی هنوز در پرده ای از ابهام قرار دارد. در پروژه بعدی محققان دانشگاه ایلینویز با استفاده از ماده شیمیایی دیگری به نام کلروبنزن، حلال دیگری تولید نمودند. از حلال مذکور در ترمیم ترک استفاده گردید و ملاحظه شد کامپوزیتی که حاوی میکروکپسول کلرو بنزن بود، 100% استحکام اولیه خود را باز یافته است.
کلروبنزن ماده ای سمی است اما از روتنیوم ارزانتر می باشد ضمن اینکه به راحتی می توان به آن دسترسی داشت. بنابراین با استفاده از کلرو بنزن می توان برای تعمیر ترک ها روش استفاده از میکروکپسول ها را بیشتر گسترش داد. اما باید خاطرنشان نمود که سمی بودن کلرو بنزن سبب می گردد که بخشهای صنعتی از این ایده استقبال نکنند. به همین خاطر محققان دانشگاه ایلینویز روی حلال های زیست تجزیه پذیری تحقیق می کنند که میزان سمیت آنها کمتر باشد. در صورت یافته شدن چنین حلالهایی می توان در روش تعمیر ترک با میکروکپسول از آنها بهره جست.


منبع: موسسه کامپوزیت ایران- نشریه الکترونیکی کامپوزیت
 

karimieng

New member
سلام دوستان عزیز
بنده دانشجوی ارشد مکانیک هستم برای نگارش پایان نامه نیاز به اطلاعاتی جامع در خصوص پلی اتیلن های چگالی پایین و پلی اتیلن های چگالی پایین خطی دارم
همچنین مطالبی در خصوص آلیاژ های پلاستیکی
ممنون میشم کسی راهنماییم کنه
 
آخرین ویرایش توسط مدیر:

Nazi_Elite

کاربر ممتاز
سلام من یه تحقیق درمورد کامپوزت ها دارم ، ممنون میشم تو این زمینه راهنماییم کنید
 

Similar threads

بالا