Como é feita a fibra de carbono?

Também chamada de fibra de grafite ou grafite de carbono, a fibra de carbono é feita de fios muito finos do elemento carbono. As fibras de carbono têm alta resistência à tração e são muito fortes para seu tamanho. É também um material muito leve.

Cada fibra tem {{0}} mícrons de diâmetro. Para dar uma noção de quão pequeno isso é, um mícron é 0,0001 milímetro. Um fio de seda de teia de aranha tem entre 3 e 8 mícrons.

Características e aplicação

As fibras de carbono são duas vezes mais rígidas e cinco vezes mais fortes que o aço. Outra característica é que são altamente resistentes quimicamente e toleram altas temperaturas com baixa expansão térmica.

As fibras de carbono são importantes materiais de engenharia quando se trata de construir aviões, veículos de alto desempenho, equipamentos esportivos e instrumentos musicais, entre muitas outras coisas.

Como é feita a fibra de carbono

A fibra de carbono é feita de polímeros orgânicos. Esses polímeros consistem em longas cadeias de moléculas mantidas juntas por átomos de carbono. Cerca de 90 por cento das fibras de carbono são feitas a partir do processo de poliacrilonitrila (PAN). Os 10% restantes são feitos de rayon ou processo de piche de petróleo.

Gases, líquidos e outros materiais usados ​​no processo de fabricação criam certos efeitos, qualidades e graus de fibra de carbono. A fibra de carbono da mais alta qualidade com as melhores propriedades de módulo é usada em aplicações exigentes, como a indústria aeroespacial.

Os fabricantes de fibra de carbono diferem uns dos outros em termos de combinações de matérias-primas que utilizam. Eles geralmente tratam suas formulações específicas como segredos comerciais.

Processo de manufatura

No processo de fabricação, as matérias-primas, chamadas de precursores, são transformadas em longos fios de fibras. As fibras são então tecidas em tecido. Eles também podem ser combinados com outros materiais que são filamentos enrolados ou moldados nas formas e tamanhos desejados.

O processo de fabricação é o seguinte:

Fiação. PAN misturado com outros ingredientes e transformado em fibras, que são lavadas e esticadas.

Estabilizando. Alteração química para estabilizar a ligação.

Carbonização. Fibras estabilizadas aquecidas a uma temperatura muito alta para formar cristais de carbono fortemente ligados.

Tratar a superfície. A superfície das fibras é oxidada para melhorar as propriedades de ligação.

Dimensionamento. As fibras são revestidas e enroladas em bobinas. Estes são então carregados em máquinas de fiação que torcem as fibras em fios de tamanhos diferentes.

Em vez de serem tecidas em tecidos, as fibras podem ser transformadas em compósitos. Para formar materiais compósitos, calor, pressão ou vácuo podem ser usados ​​para unir as fibras com um polímero plástico.

Coisas para levar em consideração

A fabricação de fibras de carbono traz uma série de desafios, incluindo:

A necessidade de recuperação e reparo mais econômicos.

O processo de tratamento de superfície deve ser cuidadosamente regulado para evitar a criação de sulcos que podem resultar em fibras defeituosas.

É necessário um controle rigoroso para garantir uma qualidade consistente.

Arcos e curtos-circuitos em equipamentos elétricos devido à forte condutividade elétrica das fibras de carbono.

Questões de saúde e segurança, entre as quais irritação da pele e problemas respiratórios.