تاريخ تطور ألياف الكربون

في عام 1879، استخدم إديسون ألياف السليلوز، مثل خيوط الخيزران أو الكتان أو القطن، كمواد خام لإنتاج ألياف الكربون لأول مرة وحصل على براءات الاختراع. إلا أن الخواص الميكانيكية للألياف المنتجة في ذلك الوقت كانت منخفضة للغاية، ولم يكن من الممكن تصنيع العملية، الأمر الذي فشل في تحقيق التطوير.
في أوائل الخمسينيات من القرن الماضي، وبسبب تطور التقنيات المتطورة مثل الصواريخ والفضاء والطيران، كانت هناك حاجة ملحة لمواد جديدة ذات قوة نوعية عالية، ومعامل محدد، ومقاومة درجات الحرارة العالية. بالإضافة إلى ذلك، يمكن إنتاج خيوط ألياف الكربون المستمرة باستخدام ألياف سلائف كمواد خام من خلال المعالجة الحرارية، مما أرسى الأساس لتصنيع ألياف الكربون. على مدار الأربعين عامًا الماضية، شهدت ألياف الكربون تطورات تكنولوجية كبيرة على النحو التالي:
في أوائل الخمسينيات من القرن الماضي، نجحت قاعدة رايت باترسون الجوية في الولايات المتحدة في إنتاج ألياف الكربون باستخدام الألياف اللاصقة كمواد خام. تم استخدام المنتجات كمواد استئصالية لفوهات الصواريخ ومخاريط الأنف، وكانت النتائج جيدة. في عام 1956، نجحت شركة United Carbide Corporation بالولايات المتحدة في إنتاج ألياف كربون ذات أساس لاصق عالي المعامل تحت الاسم التجاري "Thornel-25" وطورت تقنية الرسم بالإجهاد لتحسين قوة ومعامل ألياف الكربون.
في أوائل الستينيات، اخترع الياباني أكيو فوجيتو طريقة لإنتاج ألياف الكربون من ألياف البولي أكريلونيتريل (PAN) وحصل على براءة اختراع. في عام 1963، قامت شركة Japan Carbon Corporation وشركة Tokai Electrode Corporation بتطوير ألياف الكربون القائمة على البولي أكريلونيتريل باستخدام براءة اختراع الشنتو. في عام 1965، نجحت شركة الكربون اليابانية في تصنيع إنتاج ألياف الكربون العادية المعتمدة على البولي أكريلونيتريل. في عام 1964، أنتج مركز أبحاث الطيران الملكي (RAE) في المملكة المتحدة ألياف كربون عالية الأداء تعتمد على البولي أكريلونيتريل من خلال تطبيق الشد أثناء عملية الأكسدة المسبقة. تستخدم شركات Courtaulds وHercules وRolls Royce تقنية RAE في الإنتاج الصناعي.
في عام 1965، أنتج العالم الياباني شوجارو أوتاني لأول مرة ألياف الكربون القائمة على كلوريد البولي فينيل، ونشر تقريرًا بحثيًا رائدًا عن ألياف الكربون القائمة على الأسفلت.
في عام 1969، نجحت شركات الكربون اليابانية في تطوير ألياف الكربون عالية الأداء المعتمدة على البولي أكريلونيتريل. في عام 1970، اعتمدت شركة Toray Textile Inc. اليابانية على تكنولوجيا سلائف البولي أكريلونيتريل المتقدمة وتبادلت تكنولوجيا الكربنة مع شركة United Carbide Corporation بالولايات المتحدة لتطوير ألياف الكربون القائمة على البولي أكريلونيتريل عالية الأداء. في عام 1971، أطلقت شركة Dongli منتجات ألياف الكربون ذات الأداء العالي القائمة على البولي أكريلونيتريل (Torayca) في السوق. وبعد ذلك، استمر تطوير أداء المنتج وتنوعه وإنتاجيته، ولا يزال يحتل مكانة رائدة في العالم حتى يومنا هذا. بعد ذلك، دخلت شركات Tobon اليابانية، وAsahi Chemical، وMitsubishi Rayon، وSumitomo على التوالي إلى خط إنتاج ألياف الكربون القائمة على البولي أكريلونيتريل. (انظر ألياف الكربون القائمة على البولي أكريلونيتريل)