عندما نفكر في الحماية من درجات الحرارة المرتفعة، يتخيل معظمنا ألواح معدنية ثقيلة أو أسبستوس ضخم. ولكن اليوم، مادة صينية جديدة، رقيقة كالنسيج ولكنها قادرة على مقاومة 1700 درجة مئوية، تُحدث ثورة هادئة في معايير السلامة عبر صناعات متعددة.
هذا هو نسيج السيليكا عالي النقاء — مادة ألياف غير عضوية بمحتوى ثاني أكسيد السيليكون (SiO₂) يتجاوز 96٪. يبدو متواضعًا، ويشعر بالمرونة مثل القماش الصناعي العادي، ولكنه يتميز بمقاييس أداء مذهلة: مقاومة طويلة الأمد لـ 1000 درجة مئوية، وتحمل قصير الأمد في بيئات قاسية تصل إلى 1200 درجة مئوية، مع نقطة تليين تقترب من 1700 درجة مئوية.
كيف يتم تشكيل "درع الزجاج المرن" هذا؟
في جوهره، نسيج السيليكا عالي النقاء هو نوع خاص من ألياف الزجاج. من خلال عمليات التصنيع المتقدمة، قام العلماء برفع نقاء السيليكا إلى أكثر من 96٪، مما أدى إلى تكوين هيكل شبكة زجاجية مستقرة. هذا يمنع الاحتراق في درجات الحرارة المرتفعة، مما يسمح بالتليين التدريجي فقط مع تمكين المادة من الاحتفاظ بشكلها إلى حد كبير عند التبريد.
والأكثر من ذلك، أنه يحافظ على قوة ميكانيكية قوية في ظل الحرارة الشديدة. تظهر الاختبارات أنه بعد 100 ساعة من التعرض المستمر عند 1000 درجة مئوية، يحتفظ نسيج السيليكا عالي النقاء بأكثر من 80٪ من قوته، متغلبًا على العيب التقليدي للمواد المقاومة للحريق التي تصبح هشة عند تسخينها.
"الحارس الخفي" للمركبات الجديدة التي تعمل بالطاقة
في قطاع المركبات الجديدة التي تعمل بالطاقة (NEV) المزدهر، تظل سلامة البطارية على رأس الأولويات. بفضل خصائصه الاستثنائية للعزل الحراري ومقاومة اللهب، أصبح نسيج السيليكا عالي النقاء هو المادة المفضلة لبطانيات الحريق الخاصة ببطاريات السيارات الكهربائية المتطورة.
"عندما تتعرض البطارية للانهيار الحراري، يمكن أن ترتفع درجات الحرارة الداخلية على الفور فوق 800 درجة مئوية،" كشف مهندس سلامة في NEV. "يمكن لبطانيات الحريق المصنوعة من نسيج السيليكا عالي النقاء أن تؤخر انتشار الحريق بشكل فعال، مما يمنح الركاب وقتًا حاسمًا للهروب."
ورد أن العديد من الشركات المصنعة للسيارات الكهربائية الصينية الكبرى قد اعتمدت بالفعل هذه المادة في الموديلات الجديدة، مع تحسن أوقات عزل حريق حزمة البطارية من حوالي 3 دقائق إلى أكثر من 15 دقيقة في بعض الحالات.
من المركبات الفضائية إلى السلامة اليومية: رحلة التطبيق
تمتد استخدامات نسيج السيليكا عالي النقاء إلى ما هو أبعد من المركبات الجديدة التي تعمل بالطاقة:
في مجال الفضاء، يعمل كحماية حرارية لكبسولات الدخول وإلى الغلاف الجوي وعزل المحركات.
في محطات الطاقة النووية، يحمي الكابلات الحيوية أثناء سيناريوهات الحوادث القصوى.
في ورش العمل المعدنية، تحمي الستائر المقاومة للحريق المصنوعة منه العمال من تناثر المعدن المنصهر.
في مصانع البتروكيماويات، يلف خطوط الأنابيب ذات درجة الحرارة المرتفعة لمنع فقدان الحرارة.
والجدير بالذكر أن هذه المادة "من الدرجة الفضائية" تدخل تدريجياً التطبيقات المدنية. تُستخدم الإصدارات خفيفة الوزن التي تم تطويرها مؤخرًا للعزل من الحرائق في مسارات الهروب من المباني الشاهقة ولترقية معدات الحماية الخاصة برجال الإطفاء.
الابتكار الصيني وراء هذا الاختراق التكنولوجي
يمثل نضج تكنولوجيا نسيج السيليكا عالي النقاء دخول الصين إلى الصفوف المتقدمة في العالم في مجال مواد الألياف المتخصصة. في السنوات السابقة، كانت المواد المماثلة تُستورد في المقام الأول، وكانت باهظة الثمن ومحدودة الإمداد.
"من خلال تحسين عمليات الغزل وتكنولوجيا معالجة السطح، لم نحقق فقط طفرات في الأداء ولكننا قللنا أيضًا التكاليف بنسبة 40٪ تقريبًا،" صرح المدير الفني في شركة مواد جديدة محلية. في الوقت الحالي، يتم تصدير نسيج السيليكا عالي النقاء المنتج في الصين إلى أكثر من 20 دولة ومنطقة، ويستخدم في العديد من المشاريع الدولية الكبرى.
الموازنة بين السلامة والتكلفة: تحدٍ
على الرغم من أدائه المتفوق، يواجه التبني على نطاق واسع عقبات. بالمقارنة مع المواد التقليدية المقاومة للحريق، لا يزال سعره أعلى عدة مرات، مما يحد من استخدامه على نطاق واسع في البناء العادي والإعدادات الصناعية العامة.
يقترح الخبراء التبني الإلزامي لهذه المواد عالية الأداء في المواقع عالية الخطورة مثل محطات الطاقة والمرافق الكيميائية، بينما يمكن تطبيق استراتيجية استخدام متدرجة للإعدادات العامة. مع زيادة الإنتاج والتحسين التكنولوجي الإضافي، من المتوقع أن تنخفض التكاليف إلى حوالي 60٪ من المستويات الحالية في غضون السنوات 3-5 القادمة.
المستقبل هنا: عصر جديد للحماية الذكية من الحرائق
يقوم الباحثون الآن بتطوير "ترقية ذكية" لنسيج السيليكا عالي النقاء — عن طريق تزويده بمواد حساسة، مما يتيح له تغيير اللون أو إصدار إشارات تحذير في ظل الحرارة المرتفعة. تستكشف فرق أخرى تكامله مع المستشعرات لإنشاء "أنظمة حماية ذكية من الحرائق" قادرة على المراقبة في الوقت الفعلي لدرجة الحرارة.
من الحماية المتطورة على المركبات الفضائية إلى حماية السيارات الكهربائية، ومن تعزيز السلامة في الصناعات الثقيلة إلى توفير الوقاية من الحرائق في الحياة اليومية، فإن هذا "النسيج" العادي على ما يبدو يعيد تعريف معايير الحماية من درجات الحرارة المرتفعة. مدفوعة بالتقدم التكنولوجي ومتطلبات السلامة، تبني المواد الجديدة في الصين خطًا غير مرئي من