في عالم الدقة في تغليف الأغذية، وحماية المستحضرات الصيدلانية، والمكونات الإلكترونية، تلعب مادة يقل سمكها عن عُشر سمك شعرة الإنسان دورًا حاسمًا بهدوء - رقائق الألومنيوم ذات الصفرين. وصل سوق رقائق الألومنيوم ذات الصفرين العالمي إلى عشرات المليارات من الرنمينبي في عام 2024، ويستمر في التوسع بمعدل نمو سنوي مركب كبير، ومن المتوقع أن يصل إلى ذروات جديدة بحلول عام 2030.
ما هي رقائق الألومنيوم ذات الصفرين؟
يمكن تصنيف رقائق الألومنيوم حسب السُمك إلى ثلاث فئات رئيسية: الرقائق السميكة، ورقائق الصفر الواحد، ورقائق الصفرين.
رقائق الألومنيوم ذات الصفرين هي منتج متطور لتكنولوجيا دلفنة الألومنيوم. يأتي اسمها مباشرة من مواصفات سمكها: عند قياسها بالمليمترات، يكون لسمكها صفران بعد العلامة العشرية (مثل 0.006 مم، 0.007 مم). حققت شركة Yongsheng Aluminum إنتاجًا عالميًا رائدًا على نطاق واسع بسمك 0.006 مم، أي ما يعادل عُشر قطر شعرة الإنسان. يمثل إنتاج هذا النوع من رقائق الألومنيوم ذروة الدقة في تشغيل المعادن، ويتطلب تحولًا عبر ما يصل إلى 18 خطوة - من سبيكة ألومنيوم أولية بسمك 6.8 مم، من خلال عمليات معقدة مثل الدرفلة على البارد، والضغط على الرقائق بدرجة حرارة عالية، والتصفيح، إلى المادة فائقة الرقة التي يمكن شحنها كلفة.
هناك مساران للإنتاج لرقائق الألومنيوم ذات الصفرين
- الدرفلة التقليدية على الساخن: يتضمن ذلك الصهر، والدرفلة على الساخن، وتشكيل الألواح، والدرفلة على البارد، ودرفلة الرقائق. هذه العملية معقدة وتستهلك الكثير من الطاقة.
- الصب والدرفلة المبتكر: تعمل عملية الصب والدرفلة المختصرة التي طورتها شركة Yongsheng Aluminum بشكل مستقل على تقليل استهلاك الكهرباء بمقدار 800 كيلو واط في الساعة لكل طن من المنتج، مما يؤدي إلى توفير سنوي للطاقة يبلغ 300 مليون كيلو واط في الساعة وتخفيض انبعاثات الكربون بأكثر من 50٪.
الجدول 1: نطاق سمك رقائق الألومنيوم ذات الصفرين والتطبيقات النموذجية.
| الفئة | نطاق السُمك (مم) | المنتجات النموذجية | الصعوبات الفنية |
| رقائق الصفرين | <0.01 | تغليف الأغذية المعقمة، رقائق المكثفات المتطورة | التحكم في الثقوب (<200 ثقب/متر مربع)، استقرار الدرفلة عالية السرعة |
| رقائق الصفر الواحد | 0.01-0.1 | بثور المستحضرات الصيدلانية، رقائق التدريع الإلكتروني | القوة والليونة المتوازنة |
| رقائق سميكة | 0.1-0.2 | رقائق الحاويات، الألواح الزخرفية المعمارية | التحكم في استواء السطح |
تطبيقات رقائق الألومنيوم ذات الصفرين في مختلف المجالات
إن اتساع تطبيقات رقائق الألومنيوم ذات الصفرين أمر مذهل، ويتغلغل في كل ركن تقريبًا من أركان الحياة الحديثة.
تغليف الأغذية
تمثل ما يقرب من 50٪ من الطلب العالمي وهي الطبقة الأساسية لأنظمة الحفاظ على النضارة لعلب الحليب، وتغليف القهوة، وأغلفة الشوكولاتة، والمزيد. على سبيل المثال، يمكن للطبقة الداخلية من علب الحليب المعقمة، المغطاة برقائق الألومنيوم ذات الصفرين، أن تطيل مدة الصلاحية بأكثر من عشرة أضعاف مع القضاء على الحاجة إلى المواد الحافظة، وتحقيق الفوائد الصحية المتمثلة في "تقليل الملح والسكر دون التضحية بالنضارة."
الحماية الدوائية
بفضل خصائصها التي تمنع الضوء بنسبة 100٪ وخصائصها الحاجزة للميكروبات الفائقة، أصبحت المادة المفضلة لبثور الأقراص وتغليف اللقاحات، مع نمو سنوي عالمي ثابت في الطلب.
الإلكترونيات والطاقة
- التدريع الكهرومغناطيسي: يغلف الألومنيوم بالكامل إشارات الهاتف المحمول.
- جامع التيار لبطارية الطاقة الجديدة: يعمل كجامع للتيار في القطب الموجب لبطاريات الليثيوم والأقطاب الموجبة والسالبة لبطاريات الصوديوم. تتطلب بطاريات الصوديوم، على وجه الخصوص، رقائق الألومنيوم لكلا القطبين الموجب والسالب، مما يؤدي إلى طلب يتراوح بين 700-1000 طن/جيجا واط في الساعة، أي أكثر من ضعف طلب بطاريات الليثيوم.
الجدول 2: التطبيقات الرئيسية والحصة السوقية لرقائق الألومنيوم ذات الصفرين
| مجال التطبيق | الحصة السوقية العالمية (%) | الوظيفة الأساسية | محرك النمو |
| تغليف الأغذية | 48.8% | مضاد للبكتيريا، مقاوم للرطوبة، ومضاد للأكسدة | ارتفاع الطلب على الأطعمة الصحية |
| تغليف المستحضرات الصيدلانية | 20.5% | مقاوم للضوء، معقم، ومضاد للتزييف | تحسين المعايير الطبية العالمية |
| الإلكترونيات | 18.7% | التدريع الكهرومغناطيسي، عوازل المكثفات | انتشار الجيل الخامس وإنترنت الأشياء |
| بطاريات الطاقة الجديدة | 5.6% | جامعات التيار وحاملات الأقطاب الكهربائية | تسريع تسويق بطاريات الصوديوم |
| أخرى | 6.4% | المواد المركبة الزخرفية والصناعية | تطوير المواد المبتكرة |
ست مزايا أساسية لرقائق الألومنيوم ذات الصفرين
ينبع التطبيق الواسع لرقائق الألومنيوم ذات الصفرين من خصائصها الفيزيائية والكيميائية الفريدة.
أداء الحاجز النهائي
يعزل تمامًا الأكسجين والرطوبة والكائنات الدقيقة، مما يطيل مدة صلاحية الطعام عدة مرات. أظهرت التجارب أن الحليب المعبأ في رقائق الألومنيوم ذات الصفرين يحتفظ بنكهة قريبة من الحليب المبرد في درجة حرارة الغرفة.
السلامة وحماية البيئة
رقائق الألومنيوم غير سامة وعديمة الرائحة بطبيعتها، وتفي بمعايير ملامسة الأغذية الخاصة بإدارة الغذاء والدواء. والأهم من ذلك، أنها قابلة لإعادة التدوير وإعادة الاستخدام بنسبة 100٪، حيث تستهلك إنتاج الألومنيوم المعاد تدويره 5٪ فقط من طاقة الألومنيوم البكر، مما يقلل بشكل كبير من البصمة الكربونية.
خفيفة الوزن واقتصادية
تؤدي السماكة غير المحدودة إلى توفير كبير في المواد. على سبيل المثال، يقلل منتج Shengtong Technology بسمك 0.006 مم الوزن بنسبة 33٪ لكل 10000 متر مربع مقارنة برقائق الألومنيوم التقليدية بسمك 0.009 مم، مما يقلل مباشرة من تكاليف الخدمات اللوجستية.
الاستقرار الحراري
تحافظ على عدم التشوه أو إطلاق مواد ضارة أثناء التعقيم بدرجة حرارة عالية، مما يجعلها مناسبة لتعقيم الأطعمة والأدوية المختلفة.
فعالية التدريع الكهرومغناطيسي
- يجعلها التدريع الكهرومغناطيسي الكامل مادة مثالية لحماية المكونات الإلكترونية الدقيقة ومكونًا أساسيًا في معدات اتصالات الجيل الخامس والفضاء. توافق العملية
- يمكن تصفيح السطح بغشاء بلاستيكي وطبقات ورقية لتشكيل مادة متعددة الطبقات (مثل Tetra Pak)، مما يجمع بين خصائص الحاجز المعدني وقابلية طباعة الورق.
رقائق الصفرين مقابل رقائق الألومنيوم العادية
على الرغم من أن كلاهما ينتمي إلى عائلة رقائق الألومنيوم، إلا أن رقائق الصفرين تختلف اختلافًا جوهريًا عن المنتجات التقليدية.
السُمك والأداء
تكون رقائق الصفر الواحد العادية (0.01-0.1 مم) عرضة للكسر عند طيها بسبب قيود السُمك، مما يؤدي إلى ارتفاع عدد الثقوب فيها >500 ثقب/متر مربع. ومع ذلك، تحافظ رقائق الصفرين على الخصائص الميكانيكية مع الحفاظ على الثقوب أقل من 200 ثقب/متر مربع، مما يحقق "حاجزًا معقمًا" حقيقيًا.
عتبات الإنتاج
تتطلب دلفنة رقائق الصفرين التغلب على الاختناقات الفنية الرئيسية مثل التواء الدرفلة والتحكم في كسر الشريط. خضعت شركة Yongsheng Aluminum لـ 2189 تجربة لحل مشكلة أكسدة "البقع العمرية" على سطح رقائق الألومنيوم. كان السبب الجذري هو التلف الدقيق للطبقة المؤكسدة الناتجة عن اهتزاز الدرفلة.
التكلفة والقيمة
على الرغم من أن رقائق الصفرين لها سعر وحدة أعلى، مع رسوم معالجة تبلغ حوالي 15000-40000 يوان/طن، فإن انخفاض استخدام مساحة الوحدة يجلب مزايا التكلفة الإجمالية. تتمتع رقائق الصفرين من الدرجة البطارية بحواجز فنية أعلى، ويمكن أن تكون رسوم المعالجة أكثر من ضعف رسوم رقائق التغليف العادية.
توسيع التطبيقات الحدودية
لا يمكن لرقائق الألومنيوم العادية تلبية متطلبات جامع التيار فائقة الرقة لبطاريات الطاقة الجديدة. أصبحت رقائق الصفرين (12-15 ميكرومتر) لبطاريات الطاقة مادة أساسية لتحسين كثافة طاقة البطارية، مع نمو الطلب العالمي السنوي الذي يتجاوز 40٪، متجاوزًا بكثير معدل النمو البالغ 3-5٪ لرقائق الألومنيوم التقليدية.
ملخص
مع تقدم الأهداف العالمية "ثنائية الكربون"، تشهد صناعة رقائق الألومنيوم ذات الصفرين ثورة خضراء:
- حققت تكنولوجيا الصب والدرفلة قصيرة العملية لشركة Yongsheng تخفيضًا سنويًا لأكثر من 240 ألف طن من انبعاثات ثاني أكسيد الكربون، مما يضع معيارًا جديدًا للصناعة.
- أتاح الاستخدام الواسع النطاق لخطوط الإنتاج الذكية دقة التحكم في السُمك تبلغ ±0.1 ميكرومتر، وستؤدي صناعة بطاريات الصوديوم المزدهرة إلى زيادة الطلب - من المتوقع أن يصل الطلب العالمي على رقائق ألومنيوم البطاريات إلى 740 ألف طن في عام 2025، مما يخلق مساحة سوقية تبلغ حوالي 30 مليار يوان.
من ضمان سلامة الأغذية إلى تمكين ثورة الطاقة الجديدة، تحمل رقائق الألومنيوم ذات الصفرين، بسمك يقل عن ميكرون، وظائف حجر الزاوية في النظام الصناعي الحديث. في المستقبل، مع تجاوز المزيد من الشركات للحواجز التكنولوجية وتحسين العمليات الصديقة للبيئة، سيستمر هذا "الحارس الخفي" في توسيع حدود التكنولوجيا والحياة، ولعب دور أساسي في مخطط التغليف المستدام والطاقة النظيفة.