חומר סיבים ירוק ואי-אורגני חדש בעל ביצועים גבוהים סיבי בזלת

מה זה סיבי בזלת?
סיבי בזלת הם סיב רציף העשוי מסלע בזלת טבעי כחומר הגלם העיקרי.לאחר נמס ב-1450-1500 ℃, הוא נמשך דרך תותב ציור מסגסוגת פלטינה-רודיום במהירות גבוהה.הצבע הוא בדרך כלל חום ובעל ברק מתכתי.הוא מורכב מתחמוצות כגון דו תחמוצת הסיליקון, תחמוצת אלומיניום, תחמוצת סידן, תחמוצת מגנזיום, תחמוצת ברזל וטיטניום דו חמצני.לסיבי בזלת תכונות מצוינות רבות כגון חוזק גבוה, בידוד חשמלי, עמידות בפני קורוזיה, עמידות בטמפרטורות גבוהות, אנטי אייג'ינג ועוד, והם בעלי התאמה טובה לסביבה ואינם מייצרים זיהום משני.לכן, זהו חומר ירוק אמיתי, בעל ביצועים גבוהים, חדש להגנת הסביבה.
המדינה שלי רשמה סיבי בזלת כאחד מארבעת הסיבים העיקריים (סיבי פחמן, סיבי ארמיד, פוליאתילן במשקל מולקולרי גבוה במיוחד, סיבי בזלת) לפיתוח מפתח.לצרכים של תעופה ותחומים אחרים יש סיכויי יישום רחבים.
תהליך הייצור של סיבי בזלת
סלע הבזלת הטבעי שנוצר בהתפרצות געשית משמש כחומר גלם, כתוש ומוכנס לכבשן ההיתוך, מחומם למצב מותך של 1450~1500 מעלות צלזיוס, ונמשך במהירות דרך תותב ציור תיל מסגסוגת פלטינה-רודיום וסיבי בזלת. מיוצר בצורה זו.
בקיצור, תהליך הכנת סיבי בזלת הוא "למשוך" את סלע הבזלת הוולקני הקשה למשי בטמפרטורה גבוהה.
קוטר סיבי הבזלת המיוצר בטכנולוגיה הקיימת יכול להגיע ל-6~13μm, שהוא דק יותר משערה.
תהליך הייצור שלו מוצג באיור שלהלן.

מאגמה מותכת

צִיוּר
כחומר סיליקט אנא-אורגני אמורפי, לסיבי בזלת תקופת ייצור קצרה, תהליך פשוט, ללא שפכים תעשייתיים וגז פסולת וערך מוסף גבוה.זה ידוע בתור "החומר החדש הירוק" במאה ה-21.

ביצועים מצוינים של סיבי בזלת
סיבי הבזלת הרציפים הטבעיים הטהורים הם בצבע זהוב ונראים כגלילים חלקים עם חתך עגול מושלם.לסיבי בזלת יש צפיפות גבוהה וקשיות גבוהה, ולכן יש להם עמידות בפני שחיקה וחוזק מתיחה מעולה.סיבי בזלת הם חומר אמורפי, וטמפרטורת השירות שלו היא בדרך כלל -269-700 מעלות צלזיוס (נקודת הריכוך היא 960 מעלות צלזיוס).הוא עמיד לחומצות ולאלקליות, בעל עמידות חזקה בפני UV, היגרוסקופיות נמוכה ועמידות סביבתית טובה.בנוסף, יש לו את היתרונות של בידוד טוב, יכולת סינון בטמפרטורה גבוהה, עמידות לקרינה וחדירת גלים טובה, יציבות זעזועים תרמית, ניקיון סביבתי ויחס מצוין בין ביצועים מבניים לאיכות מבנית.

מספיק חומרי גלם
סיבי בזלת מיוצרים על ידי ציור לאחר המסת עפרות בזלת, ועתודות עפרות הבזלת על פני כדור הארץ והירח הן אובייקטיביות למדי, ועלות חומרי הגלם נמוכה יחסית.
חומרים ידידותיים לסביבה
עפרת בזלת היא חומר טבעי, לא נפלטות בורון או תחמוצות מתכות אלקליות אחרות בתהליך הייצור, ולכן לא משקעים חומרים מזיקים בעשן ובאבק, וזה לא יזהם את האטמוספרה.יתר על כן, למוצר יש חיי שירות ארוכים, ולכן זהו סוג חדש של חומר ירוק פעיל להגנת הסביבה עם עלות נמוכה, ביצועים גבוהים וניקיון אידיאלי.
טמפרטורה גבוהה ועמידות למים
טווח טמפרטורת הפעולה של סיבי בזלת רציפים הוא בדרך כלל -269 ~ 700 מעלות צלזיוס (נקודת הריכוך היא 960 מעלות צלזיוס), בעוד של סיבי זכוכית היא -60 ~ 450 מעלות צלזיוס, וטמפרטורת הפעולה המקסימלית של סיבי פחמן יכולה להגיע רק ל-500 מעלות צלזיוס.במיוחד כאשר סיב הבזלת עובד ב-600 מעלות צלזיוס, החוזק שלו לאחר השבר עדיין יכול לשמור על 80% מהחוזק המקורי שלו;כאשר הוא עובד ב-860 מעלות צלזיוס ללא התכווצות, אפילו צמר מינרלי בעל עמידות מצוינת לטמפרטורה יכול רק לשמור בשלב זה על החוזק לאחר השבר.50%-60%, צמר הזכוכית נהרס לחלוטין.סיבי פחמן מייצרים CO ו-CO2 בכ-300 מעלות צלזיוס.סיבי בזלת יכולים לשמור על חוזק גבוה תחת פעולת מים חמים ב-70 מעלות צלזיוס, וסיבי בזלת עלולים לאבד חלק מעוצמתם לאחר 1200 שעות.
יציבות כימית טובה ועמידות בפני קורוזיה
סיב הבזלת הרציף מכיל רכיבים כמו K2O, MgO) ו-TiO2, ורכיבים אלו מועילים ביותר לשיפור העמידות בפני קורוזיה כימית וביצועים עמידים למים של הסיב, וממלאים תפקיד חשוב ביותר.בהשוואה ליציבות הכימית של סיבי זכוכית, יש לו יותר יתרונות, במיוחד במדיה אלקלית וחומצית.סיבי בזלת יכולים גם לשמור על עמידות גבוהה יותר בתמיסת Ca(OH)2 רוויה ובמדיה אלקליין כגון מלט.תכונות קורוזיה אלקלי.
מודול גמישות וחוזק מתיחה גבוה
מודול האלסטי של סיבי בזלת הוא: 9100 ק"ג/מ"מ-11000 ק"ג/מ"מ, שהוא גבוה מזה של סיבי זכוכית נטולי אלקלי, אסבסט, סיבי ארמיד, סיבי פוליפרופילן וסיבי סיליקון.חוזק המתיחה של סיבי בזלת הוא 3800-4800 MPa, שהוא גבוה מזה של סיבי פחמן גרור גדול, ארמיד, סיבי PBI, סיבי פלדה, סיבי בורון וסיבי אלומינה, והוא דומה לסיבי זכוכית S.לסיבי בזלת צפיפות של 2.65-3.00 גרם/סמ"ק וקשיות גבוהה של 5-9 בסולם Mohs, כך שיש לו עמידות בפני שחיקה וחוזק מתיחה מצוינים.החוזק המכני שלו עולה בהרבה על זה של סיבים טבעיים וסיבים סינתטיים, ולכן זהו חומר חיזוק אידיאלי, ותכונותיו המכניות המעולות נמצאות בחזית ארבעת הסיבים בעלי הביצועים הגבוהים.
בידוד קול מעולה
סיבי בזלת רציפים הם בעלי תכונות בידוד קול וספיגת קול מצוינים.ניתן לדעת ממקדם בליעת הקול של הסיב בתדרים שונים שמקדם בליעת הקול שלו עולה משמעותית ככל שהתדר עולה.לדוגמה, אם נבחר החומר סופג הקול העשוי מסיבי בזלת בקוטר של 1-3 מיקרומטר (צפיפות 15 ק"ג/מ"ק, עובי 30 מ"מ), הסיב לא ייפגע בתנאי של תדר שמע של 100-300 הרץ , 400-900 הרץ ו-1200-7,000 הרץ.מקדמי ספיגת הקול של החומרים הם 0. 05~0.15, 0. 22~0.75 ו-0.85~0.93, בהתאמה.
מאפיינים דיאלקטריים יוצאי דופן
התנגדות הנפח של סיבי בזלת רציפים גבוהה בסדר גודל מזו של סיבי זכוכית E, ויש לו תכונות דיאלקטריות טובות.למרות שעפרת בזלת מכילה תחמוצת מוליכה עם שבר מסה של כמעט 0.2, לאחר טיפול פני השטח מיוחד עם חומר הרטבה מיוחד, הטנגנס ההפסד הדיאלקטרי של סיבי הבזלת נמוך ב-50% מזה של סיבי זכוכית, והתנגדות הנפח של הסיב. הוא גם גבוה מזה של סיבי זכוכית.
תאימות סיליקט טבעי
יש לו פיזור טוב עם מלט ובטון, כוח קשירה חזק, מקדם התפשטות והתכווצות תרמית עקביים ועמידות טובה במזג האוויר.
היגרוסקופיות נמוכה
ההיגרוסקופיות של סיבי בזלת נמוכה מ-0.1%, שהיא נמוכה מזו של סיבי ארמיד, צמר סלעים ואסבסט.
מוליכות תרמית נמוכה
המוליכות התרמית של סיבי בזלת היא 0.031 W/m·K -0.038 W/m·K, הנמוכה מזו של סיבי ארמיד, סיבי סיליקט אלומיניום, סיבי זכוכית ללא אלקלי, צמר סלעים, סיבי סיליקון, סיבי פחמן ונירוסטה פְּלָדָה.
בהשוואה לסיבים אחרים, לסיבי בזלת יש ביצועים מצוינים בהיבטים רבים.