مركبات ألياف الكربون هي مواد هيكلية يتم تشكيلها من خلال الجمع بين ألياف بولي أكريلونيتريل (PAN)-الألياف-التي تحتوي على محتوى كربون يتجاوز 90%-مع مادة أساسية، مثل الراتنج. تتميز هذه المركبات بالقوة العالية، ومقاومة التآكل، والكثافة المنخفضة، مع الحفاظ في الوقت نفسه على المرونة وقابلية المعالجة المتأصلة في ألياف النسيج. يمكن أن تصل قوة الشد الخاصة بها إلى 7 إلى 9 أضعاف قوة الفولاذ، مع قوة محددة تتجاوز 2000 ميجاباسكال/(جم/سم³)، وكثافة تبلغ حوالي-خمس كثافة الفولاذ. تسهل هذه المادة تقليل الوزن في المكونات الهيكلية وتعزز مقاومة التعب، وتجد تطبيقات واسعة النطاق في مجالات مثل الطيران والنقل بالسكك الحديدية وتصنيع السيارات والمعدات الرياضية.
تشمل عمليات تصنيع هذه المواد صب PCM وRTM وSMC؛ ومن الجدير بالذكر أن عملية RTM تتيح إمكانية القولبة المتكاملة -من قطعة واحدة للمكونات المعقدة من خلال حقن القالب المغلق-. وفي قطاع النقل بالسكك الحديدية، تساهم هذه المادة في تقليل وزن جسم المركبة؛ تشير دراسات الحالة الدولية إلى أنه في تصميم إطارات العربات المرنة، يمكن تقليل وزن المكونات الأساسية إلى 60% فقط من الوزن المطلوب لنظيراتها المعدنية. في قطاع الطيران والفضاء، يتم تصنيع الهيكل الكامل لمركبة الإطلاق *Kuaizhou-11* التي تعمل بالوقود الصلب من مركبات ألياف الكربون؛ وبالمثل، تتميز مركبة الإطلاق المقررة حاليًا لرحلتها الأولى بواجهة مصنوعة بالكامل من مركبات ألياف الكربون. علاوة على ذلك، يتم استخدام المادة في عاكسات الأقمار الصناعية، ومرفقات البطاريات لمركبات الطاقة الجديدة، ومشاريع التعزيز الهيكلي في صناعة البناء والتشييد.
في التطبيقات المعمارية، توفر هياكل شد الكابلات- التي تستخدم جميع كابلات ألياف-ألياف الكربون-قوة كسر فائقة مقارنة ببدائل الكابلات الفولاذية-، مما يتيح تقليل الوزن بشكل كبير في التطبيقات العملية. لقد قامت بعض القطارات بالفعل بدمج تقنيات المواد مثل مركبات ألياف الكربون. في قطاع الإلكترونيات الاستهلاكية، تتميز المنتجات المحددة بأجسام هياكل الطائرات المصنوعة من مركبات ألياف الكربون من فئة -المركبات الفضائية.
كما يتم تطبيق هذه المادة أيضًا في هياكل السفن-والمكونات الحاملة للروبوتات التي تشبه البشر. ومن الجدير بالذكر أن مركبات CF/PEEK تظهر قوة إجهاد تبلغ 120 ميجا باسكال-أعلى بكثير من 50 ميجا باسكال الموجودة عادةً في سبائك الألومنيوم. في قطاع تصنيع الطيران، يتم استخدام مركبات ألياف الكربون في أجسام الطائرات ومكونات الأجنحة لطائرات الطيران العامة، وكذلك في مركبات الإقلاع والهبوط العمودي الكهربائية- (eVTOL)، حيث تتجلى فوائدها الفائقة في توفير القوة والوزن- بشكل خاص. يتم تصنيع كابلات الربط المستخدمة في أنظمة توليد طاقة الرياح المحمولة جواً من مركبات ألياف الكربون، وتتميز بقوة شد تصل إلى 3000 ميجا باسكال. وأخيرًا، تم تضمين هذه المادة في تقرير شامل يصنف الصناعات المستقبلية والمواد الناشئة.
