ألياف البازلت هي مادة مصنوعة من ألياف دقيقة للغاية من صخور البازلت، والتي تحتوي على معادن بلاجيوجلاز، والبيروكسين، والزبرجد الزيتوني. إنها تشبه الألياف الزجاجية، ولكن خصائصها الفيزيائية و الميكانيكية تجعل ألياف البازلت أفضل من الألياف الزجاجية بكثير، كما أنها أرخص من ألياف الكربون بأضعاف. يتم استخدام ألياف البازلت كنسيج مقاوم للحريق في صناعات الطيران والسيارات ويمكن استخدامه أيضًا كمركب إضافي في صناعة منتجات مختلفة كحامل الكاميرات مثلًا.

عملية تصنيع ألياف البازلت

إن تقنية إنتاج ألياف البازلت المستمرة (BCF) مبنية على عملية مكونة من مرحلةٍ واحدة؛ وهي إذابة البازلت وتجانسه واستخراج الألياف وذلك بتسخين البازلت لمرة واحدة فقط. يتم إجراء المزيد من عمليات المعالجة لـ BCF باستخدام “التكنولوجيا الباردة” بتكاليف طاقة منخفضة.

ألياف البازلت مكونة من مادةً واحدةً فقط، وهي البازلت المسحوق المستخرج من مقلع تم اختياره بعناية. يعتبر البازلت عالي الحموضة (أكثر من 46٪ من السيليكا [2]) وقليل المحتوى الحديدي مرغوباً أكثر لإنتاج الألياف. [3] على عكس المركبات الأخرى كألياف الزجاج، حيث لا يتم إضافة أي مواد أثناء عملية الإنتاج، وتتم ببساطة غسل البازلت ثم صهره. [4]

تبدأ عملية تصنيع ألياف البازلت بصهر صخور البازلت المسحوقة والمغسولة عند حوالي 1500 درجة مئوية (2730 درجة فهرنهايت)، ثم يتم بعد ذلك بثق الصخور المنصهرة من خلال فوهات صغيرة لإنتاج خيوط مستمرة من ألياف البازلت.

إن القطر الخيطي لألياف البازلت الناتج يتراوح ما بين 10 إلى 20 ميكروميتر وهو أكثر من الحد التنفسي الذي يبلغ 5 ميكروميتر، والذي يجعل ألياف البازلت بديلاً مناسباً لمادة الاسبستوس التي تعد سببًا لعديد من أمراض الجهاز التنفسي ومنها سرطان الرئة. كما أن لدى ألياف البازلت معامل مرونة عالي وبالتالي مقاومة محددة عالية قد تبلغ ثلاثة أضعاف قوة الفولاذ. [6] [7] تُستخدم الألياف الرقيقة عادةً في تطبيقات النسيج لإنتاج نسيج الألياف البازلتية أو قماش الألياف البازلتية. أما الألياف المتوسطة السماكة فتُستخدم لإنتاج أسطوانات أو أنابيب الغاز الطبيعي المضغوط (CNG). الألياف الأكثر سماكة تُستخدم في عمليات البثق المستمر وإنتاج شبكات الجيو والنسيج أحادي الاتجاه والنسيج متعدد المحاور، كما تُستخدم ايضاً على شكل خيوط مقطعة (الألياف القصيرة) لتقوية الخرسانة.

من أكثر تطبيقات الألياف البازلتية المستمرة والذي أصبح اهتمام العالم الحديث في الوقت الحالي، هو إنتاج قضبان التسليح من ألياف البازلت، والذي سيصبح في النهاية بديلاً مستداماً عن حديد التسليح التقليدي في مجال البناء والإعمار.

الأهمية المتزايدة لألياف البازلت

في السنوات الأخيرة، أصبح من المهم دراسة الألياف الطبيعية بسبب زيادة الوعي والحاجة إلى حماية المصادر الطبيعية والبيئية ومن ضمنها تقلص الغطاء النباتي [3-4] . بالرغم من مميزات الألياف الطبيعية مقارنة بالتقليدية، من حيث انخفاض التكلفة وانخفاض الكثافة وخصائص قوة مقبولة وانخفاض التآكل وقابليته للتحلل الحيوي، إلا أنه يعاني من العديد من العيوب مثل انسجامها مع الماء (بعكس المصفوفة البوليمرية الكارهة للماء)، والتشتت في الخواص الميكانيكية وانخفاض درجة حرارة المعالجة المطلوبة.

ونتيجة لذلك، يتم حالياً دراسة مواد تعزيز وتقوية جديدة، قد تتمثل بألياف البازلت [5-6]. إن إنتاج الألياف المعدنية من البازلت لا تعتبر صناعة جديدة، ولكن الجديد هو اكتشافنا لتلائمها كمادة تعزيز مع مركبات البوليمر. تعتبر هذه الألياف المعدنية طبيعية المنشأ، آمنة وسهلة التدوير. كما أن ألياف البازلت تتمتع بخصائص فيزيائية وكيميائية فائقة، بالإضافة لقدرتها الممتازة على التلاحم بالمعادن والإيبوكسي والمواد اللاصقة. أيضاً تتميّز بخصائص عزل حرارية وكهربائية وصوتية ممتازة. يمكن استخدام ألياف البازلت في العديد من التطبيقات في المنسوجات التقنية بسبب مميزاتها الفريدة، إذ تُستخدم أساسًا لأدائها الفني وخصائصها الوظيفية بدلاً من خصائصها الجمالية أو الزخرفية. في هذه المقالة سنقدم تقريراً موجزاً عن خصائص وتطبيقات ألياف البازلت.

مواد البناء الخضراء

تُعرف ألياف البازلت بأنها مادة البناء الخضراء غير الملوثة للقرن الحادي والعشرين. البازلت هي مادة طبيعية تتواجد في الصخور البركانية التي نشأت من الحمم البركانية المجمدة، حيث تتراوح درجة حرارة انصهارها بين 1500 درجة مئوية و 1700 درجة مئوية [7-8].

تعتبر ألياف البازلت مادة طبيعية خاملة 100٪، حيث أن منتجاتها لا تؤثر سلبًا على الهواء أو الماء، كما أنها غير قابلة للاشتعال ومقاومةٌ للانفجار. عند تعرضها لمواد كيميائية أخرى، لا ينتج عنها أي تفاعلات كيميائية قد تسبب الضّرر للصحة أو البيئة، حيث تم اختبارها في المعامل وأجريت عليها العديد من الدّراسات وتم التأكّد والتثبّت من أنها مادة صديقة للبيئة آمنة غير مسرطنة وغير سامة.