ألياف الكربون الملونة

هايبتكس "ألياف كربون مركبة ملونة". المصدر: gpfone.

قبل عامين، شركة هندسة رياضة السياراتبرودرايفأعلنت شركة برودرايف (بانبري، المملكة المتحدة) أنها طورت ألياف كربونية ملونة، بعد ستة أشهر من البحث. ورغم أنها لم تكشف عن أي تفاصيل، إلا أنها عرضت الصور أدناه، قائلة إنها قادرة على إنتاج ألواح من ألياف الكربون عالية اللمعان بأي لون تقريبًا، مقاومة للتقشر، ومستقرة للأشعة فوق البنفسجية، ومتناسقة للغاية في اللون والتشطيب.

ذكر موقع motorauthority.com أن شركة أستون مارتن، التي يتميز أحدث طرازاتها من فانكويش بهيكل مصنوع بالكامل من ألياف الكربون، قد تكون مهتمة. وبالفعل، فإن خدمة التخصيص الفريدة التي تقدمها الشركة...كيو من أستون مارتنويتضمن خيارًا ضمن قسم الرياضة: "ألياف الكربون باللون الأزرق الكوبالتويمتد هذا التدرج إلى الواجهة، حيث ينتقل من المعتم إلى نسيج شفاف عند القاعدة؛ وفي تصميم آخر تحت عنوان "مونتيري 2013": "يُقابل السطح الخارجي المصنوع من الساتان الأسود الداكن بـحواف من ألياف الكربون بلون أحمر لامع"

أعلنت شركة برودرايف المتخصصة في رياضة السيارات عن ألياف الكربون الملونة الخاصة بها في أبريل 2013 (يسار).
تتميز سيارة Q من أستون مارتن بألياف الكربون الزرقاء الكوبالتية في خيارها الرياضي (في المنتصف).
وتطعيمات من ألياف الكربون ذات اللون الأحمر في سيارة مونتيري 2013 (على اليمين).
المصدر: motorauthority.com (يسار) و astonmartin.com.

على الرغم من أن شركة برودرايف التزمت الصمت منذ عام 2013، وهي شركة أخرى متخصصة في رياضة السيارات،جي بي فون(سيلفرستون ولندن، المملكة المتحدة) تم إطلاقهاهايبتكسفي عام 2014، والذي تروج له باعتباره أول ألياف كربون ملونة في العالمماركةومرة أخرى، تطورت التكنولوجيا من الفورمولا 1 - هذه المرة بعدسبع سنواتقسم البحث والتطوير - مع قلة التفاصيل، لكن الشركة تدعي أن مادة هايبتكس لا تحتوي على ألياف زجاجية خيطية مثل بعض المنتجات الأخرى، وبالتالي تحافظ على خصائص الأداء العالي الأساسية لألياف الكربون.

تم عرض ألياف الكربون المركبة الملونة من نوع هايبتكس، والتي يُقال إن مهندسي الفورمولا 1 قد طوروها، في كرسي هالو الذي صممه مايكل سودو. المصدر: gpfone.

بحثًا عن طريقة لافتة للنظر لتقديم تقنية هايبتكس، اختارت شركة جي بي فون التعاون مع المصمم اللندني مايكل سودو لإنتاج كرسي هالو، الذي يتميز بمقعد رفيع على شكل جناح مثبت على ثلاث أرجل، وظهر قرصي الشكل يمنحه مظهرًا أنيقًا. وبحسب ما ورد، فقد ساهمت تقنية هايبتكس في جعل الهيكل رفيعًا وأنيقًا، وفي الوقت نفسه متينًا. حاز كرسي هالو على جائزة ريد دوت للتصميم للأثاث لعام 2014، ويُقال إنه متوفر بستة ألوان، مع إنتاج محدود لستة كراسي من كل لون.

كما ورد فيهؤلاءوجد سودو أن ألياف الكربون مكنته من توليد أشكال غير ممكنة باستخدام مواد أخرى، وأن مادة هايبتكس على وجه الخصوص توفر الكثير من حرية التصميم: "إنها تمكننا من إنشاء تصميم أحادي المادة، لذلك من الناحية الجمالية يمكننا الحصول على شكل ديناميكي قوي بمادة واحدة على كامل الجسم".

اللون عن طريق ألياف أخرى
تقليديًا، تُصنع أقمشة الكربون الملونة بألوان قوس قزح من خلال نسجها بخيوط قابلة للصبغ مثل الزجاج والبوليستر والأراميد. وعادةً ما يكون بائعو هذه المنتجات واضحين جدًا بشأن منتجاتهم، بما في ذلك تقديم تحذيرات حول خصائصها.

يرجى ملاحظة أنه نظرًا لاحتواء هذا النسيج على 50٪ من خيوط البوليستر الملونة، فإنه لا يتمتع بنفس الخصائص الميكانيكية لنسيج ألياف الكربون بنسبة 100٪، على الرغم من أنه لا يزال نسيجًا عالي الأداء.
— تركيبات سهلة

هذه المادة عبارة عن مزيج من ألياف الكربون وأسلاك النحاس الملونة.
— تصورات مركبة

هناك العديد من الأقمشة الهجينة الكربونية التي تستخدم أنواعًا أخرى من الألياف لتحقيق اللون.
المصدر: easycomposites.co.uk (يسار)، compositeenvisions.com.

قد يكون ألياف الكربون الفضية في الواقعنسيجنسيج من الألياف الزجاجية المطلية بالمعدن من شركة هيكسل (ستامفورد، كونيتيكت). يُوصف عادةً بهذا الوصف، مع أن بعض المصادر الأقل تخصصًا تُطلق عليه اسم ألياف الكربون الفضية، بينما تُوضح مصادر أخرى أنه مطلي بالألومنيوم بسماكة تقارب 200 أنغستروم. كما تُشير هذه المصادر الأخيرة إلى خيارات المعالجة اللاحقة التي تُنتج ألوانًا حمراء وزرقاء وصفراء وغيرها.

مركبات سولر(فرانكلين، نيو هامبشاير، الولايات المتحدة) تبيع أقمشتها الهجينة من ألياف الكربون والزجاج الملون منذ سنوات، مع استخدامها في الأطراف الصناعية وقطع غيار السيارات وقضبان الصيد وغيرها من السلع الرياضية.

تبيع شركة سولر كومبوزيتس مجموعة متنوعة من الأقمشة الهجينة الملونة المصنوعة من الألياف الزجاجية والكربونية، والتي تُستخدم في العديد من السلع الاستهلاكية. المصدر: سولر كومبوزيتس.

فن ما بعد السوق
عند عدم استخدام التكساليوم أو الكيفلار الملون، يقترح خبراء تعديل السيارات تلوين قطع الكربون العادية باستخدام الطلاء. تحديدًا، يمكن مزج طلاء مطابق للون مع مادة رابطة شفافة مثل DBC500 من شركة PPG (بيتسبرغ، بنسلفانيا، الولايات المتحدة الأمريكية)، ثم تغطيته بطبقات شفافة كالمعتاد. ينصح بعض الخبراء ببساطة بالرش باستخدام طلاء كاندي، وهو نظام ثلاثي المراحل يستخدم طبقة أساسية معدنية عاكسة، وطبقة كاندي.لونطبقة طلاء، وطبقة شفافة لخلق لمعان عميق وملون لا يمكن تحقيقه باستخدام دهانات السيارات التقليدية. ليس من الواضح ما إذا كانوا يستغنون عن طبقة الأساس المعدنية.

كبديل لاستخدام الألياف الزجاجية أو ألياف الأراميد الملونة (يسار)، يمكن الحصول على الكربون الملون في قطع غيار السيارات من خلال أنظمة الطلاء الشفاف أو طلاء الكاندي. المصدر: deftracing.com و honda-tech.com.

الكشف عن براءات الاختراع
إذا لم تستخدم شركتا برودرايف وهايبتكس أليافًا أخرى للحصول على اللون، فربما تستخدمان تقنية طُوّرت منذ عقود ولكنها لم تُعتمد على نطاق واسع. براءة اختراع شركة سوميتومو كيميكال (طوكيو، اليابان).ep0420655 a2براءة اختراع مُنحت عام 1991، تصف مادة ما قبل التشريب الملونة التي تتميز بـ "لون عالي الجودة ومتنوع على نطاق واسع، يتميز بالعمق واللمعان" ولا يتأثر بالتآكل أو البهتان. ويتحقق ذلك باستخدام راتنج بوليمر مع 5 إلى 50 جزءًا وزنيًا - ويفضل 10 إلى 30 جزءًا وزنيًا لكل 100 جزء وزني من الراتنج الصناعي - من مُلوِّن رقائقي بمتوسط ​​حجم جسيمات يتراوح بين 70 و300 ميكرومتر، ومتوسط ​​سمك يتراوح بين 0.1 و10 ميكرومتر. تفتقر الجسيمات التي يقل حجمها عن 70 ميكرومتر إلى اللمعان الكافي، بينما تفتقر الجسيمات التي يزيد حجمها عن 300 ميكرومتر إلى التشتت الكافي. وقد حُددت الحدود الدنيا والعليا لكمية المُلوِّن للأسباب نفسها. كما تتضمن هذه التقنية "أصباغًا مُخفية" قد تُغطي جزئيًا لون الألياف المُقوِّية. ويُفصَّل في هذا البحث أنواع المُلوِّنات الرقائقية والأصباغ المُخفية المُحتملة.

حصلت شركة آبل أيضاً على براءة اختراع لطريقة "تحديث" مظهر ألياف الكربون.us7790637 b2براءة الاختراع التي قُدِّم طلبها في أكتوبر 2007، تستخدم ببساطة طبقة "شفافة" إضافية تُخفي ألياف الكربون وتُضفي لونًا آخر غير الأسود. لا تهدف هذه البراءة إلى لون شفاف يحافظ على النسيج المرئي، بل إلى تحسين المظهر الخارجي للسطح. تكمن أهمية براءة اختراع آبل بشكل أساسي في دوافعها.

قد تحتوي مركبات ألياف الكربون الناتجة على عيوب تجميلية تقلل من المظهر الجمالي للمنتج المصبوب منها. علاوة على ذلك، فإن مركبات ألياف الكربون، التي غالبًا ما تكون سوداء اللون، توفر نطاقًا ضيقًا من مظهر السطح للمنتج المصبوب، وبالتالي قد تعطي...مظهر "متعب" وغير مثير."

على الرغم من أن الاستخدام المتوقع لألياف الكربون لا يزال في ازدياد، فربما يحتاج "الأسود الجديد" إلى بعض خيارات الألوان.