Çelik tahtından olacak! 10 kat daha dayanıklı madde bulundu, üretim apar topar başladı

Yüksek performanslı kompozit malzemeler, hem savunma sanayiinde hem de havacılık ve ileri mühendislik alanlarında giderek daha fazla önem kazanıyor. Bu malzemelerin başında ise karbon fiber geliyor. Çeliğe kıyasla çok daha hafif olmasına rağmen oldukça yüksek dayanıklılık sunabilen karbon fiberler; uçak gövdelerinden roket parçalarına, yarış otomobillerinden rüzgâr türbinlerine kadar pek çok kritik alanda kullanılıyor.

Bu yüksek performanslı karbon fiberlerin üretimi bugüne kadar büyük ölçüde Japonya ve ABD merkezli şirketlerin kontrolündeydi. Ancak son yıllarda pek çok alanda gördüğümüz gibi, bu alanda da Çin hızla yükseliyor. Çin, dünyanın en güçlü karbon fiberlerinden biri olarak kabul edilen T1200 sınıfı karbon fiberi seri üretime geçiren ilk ülke olduğunu duyurdu.

Çin devletine bağlı Çin Ulusal Yapı Malzemeleri Grubu (CNBM) tarafından geliştirilen bu yeni karbon fiber, Paris’te düzenlenen JEC World fuarında tanıtıldı. Çin devlet televizyonunun aktardığı bilgilere göre Çin, bu ultra dayanıklı fiberi laboratuvar aşamasından çıkarıp yıllık 100 tonluk üretim kapasitesine sahip bir üretim hattına taşıyan ilk ülke oldu. Proje ekibinin başındaki araştırmacılardan Chen Qiufeng’e göre bu gelişme, uzun yıllardır yalnızca sınırlı miktarda üretilebilen bu tür ileri kompozitlerin artık daha geniş çapta kullanılmasının önünü açacak.

Karbon fiber dünyasında kullanılan “T” derecelendirmesi, malzemenin çekme dayanıklılığını ifade ediyor. Bu derecelendirme yükseldikçe fiberin kopmadan önce dayanabileceği gerilim miktarı da artıyor. Son yıllarda Çin’in karbon fiber üretiminde T300 seviyesinden T1000 seviyesine kadar ilerlediği biliniyordu. Tanıtılan yeni T1200 sınıfı fiber ise bu zincirin en güçlü halkası olarak gösteriliyor.

Paylaşılan teknik verilere göre bu yeni karbon fiberin çekme dayanıklılığı 8 gigapaskalın (GPa) üzerine çıkıyor. Bu değer, aynı kalınlıktaki çeliğin yaklaşık 10 katı dayanıklılık anlamına geliyor. Üstelik bu fiberlerin kalınlığı insan saçından yaklaşık 10 kat daha ince. Araştırmacılar malzemenin gücünü göstermek için dikkat çekici bir test de gerçekleştirdi. Yaklaşık 120 bin karbon fiber filamentinin bükülmesiyle oluşturulan ve 2 milimetreden ince olan bir halatın, içinde 54 yetişkin bulunan bir otobüsü çekebilecek kadar güçlü olduğu belirtiliyor.

Bu seviyede dayanıklılık elde etmek ise oldukça karmaşık bir üretim süreci gerektiriyor. Karbon fiber üretiminde kullanılan öncül lifler önce 200–300°C sıcaklıkta ön oksidasyon işlemine tabi tutuluyor. Ardından yaklaşık 2000°C sıcaklığa ulaşan karbonizasyon fırınlarında işlenerek neredeyse tamamen karbon atomlarından oluşan güçlü bir yapı hâline getiriliyor. Bu süreç sonucunda ortaya çıkan fiberler yalnızca son derece dayanıklı olmakla kalmıyor; aynı zamanda çeliğin yaklaşık dörtte biri kadar yoğunluğa sahip oldukları için çok daha hafif oluyor. Bu da karbon fiberleri özellikle ağırlığın kritik olduğu sektörler için vazgeçilmez hâle getiriyor. Uzmanlara göre T1200 sınıfı karbon fiberlerin seri üretime geçmesi, pek çok endüstride önemli değişimlere yol açabilir. Daha hafif ve dayanıklı parçalar sayesinde elektrikli araçların menzili artırılabilir, ya da yüksek basınçlı hidrojen depolama tankları daha güvenli hâle getirilebilir. Aynı zamanda dronlar, uçan taksiler ve gelişmiş robotik sistemler de bu atılımdan fayda görebilir.

Baştada belirttiğimiz gibi bu alanda uzun yıllardır ABD ve Japonya merkezli şirketler öne çıkıyordu; Özellikle de Japon şirketler. Bunların başında gelen Toray Industries, yılda yaklaşık 29 bin tonluk üretim kapasitesiyle küresel karbon fiber pazarının en büyük oyuncularından biri konumunda. Ancak hem üretim kapasitesi hem de rekabet hızla artıyor. Japonya merkezli Mitsubishi Chemical, artan havacılık ve hiper otomobil talebini karşılamak için yüksek performanslı karbon fiber üretim kapasitesini 2027 yılına kadar iki katına çıkarmayı planlıyor. Güney Koreli Hyosung ise üretimini 2028’e kadar 24 bin tona çıkarmayı hedefliyor. ABD merkezli Hexcel de özellikle Amerikan savunma projeleri için önemli bir tedarikçi olmayı sürdürüyor. Buna karşın Çin’in son yıllarda karbon fiber üretimine yaptığı büyük yatırımlar, bu pazardaki dengelerin değişebileceğine işaret ediyor. Uzun süre boyunca Batı ve Japonya’nın kontrolünde olan bu sektör, artık giderek Asya-Pasifik merkezli bir rekabet alanına dönüşüyor. Nitekim küresel karbon fiber pazarına dair yayımlanan son raporlar da Asya-Pasifik bölgesinin artık hem üretimde hem de tüketimde en büyük pazar hâline geldiğini gösteriyor.