على الرغم من اختراع ألياف كيفلر منذ سنوات عديدة، لا يزال الناس يُعجبون بخصائصها الفريدة. وقد أحدثت هذه المادة ثورةً في مجال الأقمشة المصممة للحماية بفضل معاييرها وخصائصها.
كيفلار: ما هو على أية حال؟
يُسمى الكيفلار نسيجًا مصنوعًا من ألياف صناعية ذات بنية بلورية. تُوفر حلقة البنزين، الموجودة في المقطع العرضي للبلورة، قوة النسيج المذهلة. وبفضل خصائصه، يتميز هذا النسيج بأنه أقوى وأكثر متانة من المعدن، كما أنه رقيق وخفيف الوزن للغاية.
يختلف تعريف الكيفلار من شخص لآخر، إذ يتعلمه كلٌّ منّا من خلال مواقف حياتية مُعينة. يألف الشباب المعاصر هذه المادة بفضل لعبة "راست"، حيث يُعرض على الشخصيات شراء دروع وذخيرة مصنوعة منها. أما الجيل الأكبر سنًا، فيربط هذه الألياف بالملابس الواقية والمعدات الرياضية.
نبذة مختصرة عن الأصل
في عام ١٩٧٥، طُرحت مادة تُسمى كيفلر لأول مرة في السوق، وسرعان ما حظيت بطلب هائل يتزايد يومًا بعد يوم. تم الحصول على هذا البوليمر الفريد في مختبرات شركة دوبونت العالمية الشهيرة. ويُعتبر رسميًا مُبتكرته الكيميائية ستيفاني كووليك.
في ذلك الوقت، استُخدم في صناعة الإطارات كمواد تقوية. لاحقًا، استُخدم في مختلف المواد المركبة، والمعدات الرياضية، ومنتجات الكابلات. وبدأ استخدام قماش كيفلر في إنتاج معدات الوقاية الشخصية.
إنتاج قماش كيفلر
بعد التعرف على هذه المادة لأول مرة، يتساءل الكثيرون عن المادة التي يُصنع منها الكيفلار. للحصول عليه، يُحضّر محلول من كلوريد الكالسيوم وميثيل بيروليدون. تُضاف إليه مواد خاصة، فتُطلق مادة فريدة بخصائص البلورات السائلة. تُجرى العملية في درجات حرارة منخفضة.
من الخارج، يكون البوليمر الناتج عبارة عن فتات أو هلام يُغسل ويُجفف. ثم يُمرر عبر المغازل، فتتشكل الألياف، ثم الخيوط. ليس من الصعب تخمين ماهية خيوط كيفلر. تُلف الألياف الناتجة لتُشكل خيوطًا تُشكل المنتج النهائي. بعد ذلك، تُرسل مرة أخرى إلى حمام الترسيب، حيث تُغسل وتُجفف.
يرجى الملاحظة! وبما أن إنتاج الكيفلار ينطوي على صعوبات كبيرة، بما في ذلك استخدام حمض الكبريتيك، فإن العملية مكلفة للغاية.
الخصائص والمواصفات الفنية
تتميز مادة الكيفلار بخصائصها التقنية الفريدة. وتتمثل ميزتها الرئيسية في قوتها الميكانيكية العالية، كما أن كتلتها وكثافتها منخفضتان نسبيًا.
الكيفلار مادة تتميز بمقاومة فريدة للتمدد وقدرتها على الإطفاء الذاتي. في الوقت نفسه، لا تحترق ولا تذوب. لا تبدأ بالتحلل إلا عند درجات حرارة تزيد عن 430 درجة فهرنهايت. ونتيجة تعرضها لدرجات حرارة عالية، تبدأ بفقدان قوتها بعد فترة زمنية معينة، وليس فورًا.
مقاوم للمذيبات العضوية والتآكل، ويتميز بمعامل مرونة عالٍ. تحت تأثير درجات الحرارة المنخفضة، لا يتدهور فحسب، بل يزداد قوة. كما أنه مقاوم للقطع، وذو موصلية كهربائية نوعية منخفضة.
مجالات تطبيق الكيفلار
على الرغم من انتشاره وطلبه الواسع، لا يعرف الكثيرون ما هو الكيفلار. مع أن هذه الألياف عالية القوة وجدت تطبيقات واسعة النطاق لعقود عديدة.
يتم استخدام الكيفلار بشكل أساسي في المناطق التي تتمتع بالخصائص التالية المهمة:
- مقاومة التآكل؛
- الاستقرار الحراري؛
- صلابة هيكلية منخفضة؛
- خفة كبيرة؛
- قوة جيدة في الوزن المنخفض.
ولذلك، فمن المنطقي أن يتم استخدام نسيج كيفلر في صنع معدات الحماية الشخصية والملابس المختلفة للعسكريين والقوات الخاصة.
صناعة الطيران
خصائص الكيفلار ونوع مادته معروفة جيدًا في صناعة الطيران. ويُستخدم في إنتاج عدد من الطائرات بدون طيار لتوفير الحماية.
معدات الحماية الشخصية
بفضل خصائصها الميكانيكية، تُعدّ ألياف كيفلر مناسبة لإنتاج دروع الحماية الشخصية. وتُصنع منها خوذات قتالية، وسترات واقية من الرصاص، وأقنعة واقية من الرصاص لحماية الوجه.
بفضل دروع كيفلر، تُصنّع القوات المسلحة لمختلف الدول أقنعةً وأقنعةً واقيةً من الرصاص خاصة لأطقم المركبات المدرعة. كما يُستخدم كيفلر في دروع حاملات الطائرات من فئة نيميتز.
تُعتبر سترات الدروع الواقية من الرصاص المصنوعة من ألياف كيفلر، وبجدارة، من أعلى مستويات الجودة. فهي توفر الحماية من ضربات الأسلحة الباردة العابرة، وتُخفف من تأثير الرصاص، وتحمي من اختراق الشظايا وانتشارها. وتتحقق هذه الحماية بفضل خفة وزنها الفريدة ومتانتها ومتانتها النسبية.
في الوقت نفسه، عند تفضيل منتجات كيفلر، مثل السترات الواقية من الرصاص، يجب مراعاة أن للبوليمر جوانب معينة. فنظرًا لنعومة الدرع، فإنه لن يحمي من طلقة مباشرة أو ضربة نافذة بسكين أو مخرز. ولهذا الغرض، يجري تطوير نماذج خاصة بألواح صلبة خاصة. ومن عيوبه أيضًا الحساسية للضوء. فمع التعرض المستمر والمطول لأشعة الشمس، تبدأ المادة بالتدهور تدريجيًا.
لأن خيوط الكيفلار تُعتبر مادة باهظة الثمن، لم تُطبّق عليها تقنية "الكيفلار" بشكل عام بعد. الدول المتقدمة اقتصاديًا فقط هي القادرة على تجهيز جيوشها ووحداتها بمنتجات لمسية مصنوعة من هذه المادة.
حماية اليد
تُستخدم القفازات التكتيكية المزودة بألواح كيفلر لحماية اليدين من التلف عند الاصطدام بأسنان العدو، ولزيادة قوة التأثير بشكل ملحوظ. تُعتبر هذه القفازات أيضًا بمثابة نظير حديث للقبضات النحاسية. تحظى هذه الملحقات بإقبال كبير بين أفراد الوحدات المتخصصة، بالإضافة إلى مُحبي الرياضات الخطرة، وهواة الأنشطة الخارجية، ومقاتلي الشوارع. وتعود هذه الشعبية إلى متانتها، ومقاومتها للرطوبة والتلف، بالإضافة إلى دفئها. ستوفر هذه القفازات حماية كاملة للأيدي.
معدات رياضية
ألواح التزلج على الجليد، والقوارب، والمجاديف، والزلاجات، والخوذات الرياضية المصنوعة من مادة كيفلر خفيفة الوزن ومتينة للغاية. وتُفضل الأدوات الرياضية المصنوعة من هذه المادة من قِبل الرياضيين الهواة والمحترفين على حد سواء.
هذه المادة تُساعد على تقليل انتقال الاهتزازات، وتضمن تحمّل أحمال التشوه دون أي ضرر. بفضل مرونة المادة، تُحمي المنتجات من مختلف الأضرار الجسيمة والسحق. كما أنها آمنة وموثوقة تمامًا حتى تحت تأثير الأحمال عالية التأثير.
يُستخدم الكيفلار، من بين أمور أخرى، في تبطين بعض إطارات الدراجات، فهو يقلل من خطر الثقوب. تُضاف طبقات من الكيفلار إلى مضارب تنس الطاولة، مما يزيد من ارتدادها ويخفف وزنها. تُستخدم هذه المادة في صناعة ملابس آمنة لراكبي الدراجات النارية، وتُستخدم بشكل خاص كبديل للأجزاء البلاستيكية لحماية الكتفين والمرفقين.
مجالات التطبيق الأخرى
مؤشرات الاستقرار الكيميائي والميكانيكي العالية، بالإضافة إلى متانة مادة الكيفلار، تضمن تطبيقها الواسع في مختلف المجالات. تُعتبر هذه المادة من أحدث التقنيات في العالم الحديث.
في أغلب الأحيان يتم استخدامه للأغراض التالية:
- كألياف تقوية - تُستخدم لجعل المادة خفيفة ومتينة. تُستخدم لتقوية الكابلات وحمايتها من الكسر والتمدد.
- في عملية إنتاج الأطراف الاصطناعية العظمية.
- في صناعة الحبال، تتميز هذه المنتجات بمقاومتها للتآكل، وموثوقيتها، وخفة وزنها، وعدم توصيلها للكهرباء. وبفضل هذه الخصائص، تُستخدم الحبال على نطاق واسع في بناء السفن والتعدين، لتحل محل الكابلات الفولاذية.
- للحصول على مادة هجينة تسمى الكربون كيفلر، يتم استخدامها لبناء هياكل القوارب القادرة على تطوير سرعات كبيرة.
- لإنتاج أحدث مواد البناء فائقة المتانة، وهي خرسانة كيفلر، تُستخدم في صناعة ألواح الرصف، وأحجار واجهات الجدران، والنصب التذكارية، والأرصفة، والسلالم، وغيرها الكثير. في الوقت نفسه، تُعتبر مواد البناء هذه باهظة الثمن نظرًا لخامة كيفلر المستخدمة.
- لإنتاج خيوط الصيد، إذا كان الشخص يمارس الصيد باحتراف، فإنه يُفضل استخدام معدات عالية الجودة فقط. كما أن قفاز كيفلر لا غنى عنه في الصيد، خاصةً عند صيد سمك السلور أو الكراكي.
- يُستخدم في تصنيع واقيات علبة المرافق، حيث يوفر مقاومة عالية للتلف الميكانيكي. كما أنه مقاوم للحرارة ومقاوم للمواد الكيميائية. في الوقت نفسه، يُعد مركب كيفلر أرخص نسبيًا.
تُستخدم ألياف كيفلر اليوم في مجالات متنوعة. يكاد يكون من المستحيل تخيّل الحماية السلبية بدونها، وقد أنقذت السترات والخوذات الواقية من الرصاص أرواحًا كثيرة.
