O que é e como é feita a fibra de carbono
A fibra de carbono é um material resistente e leve, utilizado em diversas aplicações, da indústria aeroespacial à automotiva. É feita de uma longa cadeia de átomos de carbono fortemente unidos entre si. Isso a torna muito mais resistente que o aço e muito mais leve que o alumínio.
O processo de fabricação começa com um polímero (uma longa cadeia de átomos de carbono) que é aquecido até se liquefazer. O líquido é então forçado através de um pequeno orifício. À medida que o polímero sai desse espaço, ele é resfriado e transformado em fibras longas e finas.
Essas fibras são então agrupadas e aquecidas novamente, desta vez na presença de um gás ou vapor químico. O calor faz com que as fibras se unam, formando um material mais forte e rígido.
O material de fibra de carbono resultante pode ser tecido ou moldado em diversos formatos. É usado em diversas aplicações, incluindo aeroespacial, automotiva e artigos esportivos. A fibra de carbono também está sendo explorada para uso em diversas outras indústrias, incluindo a construção civil, como barras de fibra de carbono e a medicina.
Precursores da Fibra de Carbono
A fibra de carbono é um material constituído por fibras extremamente finas, com cerca de 0,005-0,010 mm de diâmetro, compostas principalmente por átomos de carbono. Os átomos de carbono estão unidos em cristais que estão mais ou menos alinhados paralelamente ao eixo longitudinal da fibra. O alinhamento dos cristais confere à fibra de carbono uma excelente relação resistência-peso, tornando-a atrativa para uso em diversas aplicações industriais e esportivas.
A fibra de carbono é produzida a partir de uma variedade de matérias-primas. O precursor mais comum é a poliacrilonitrila (PAN), um polímero sintético. A PAN é primeiramente fiada em fibras e, em seguida, aquecida a temperaturas acima de 1000 °C em um ambiente livre de oxigênio. Esse processo faz com que os átomos de carbono nas fibras de PAN se realinhem em cristais. A fibra de carbono resultante é forte e leve.
Outros precursores da fibra de carbono incluem piche, rayon e lignina. O piche é um subproduto da indústria do petróleo e é composto por hidrocarbonetos de cadeia longa. O rayon é um polímero natural feito de celulose. A lignina é um polímero natural encontrado na madeira. Todos esses materiais podem ser processados em fibra de carbono, mas são menos comuns que a PAN.
A fibra de carbono tem uma variedade de usos. É frequentemente usada como material de reforço em materiais compósitos, como o plástico reforçado com fibra de carbono (CFRP). O CFRP é usado em uma ampla gama de produtos, incluindo peças de aeronaves, cascos de barcos e equipamentos esportivos. Compósitos de fibra de carbono também são usados para fabricar condutores elétricos e materiais resistentes ao calor.
- Junta elastomérica
- Injeção de grout
- Injeção de poliuretano estrutural
- Injeção de gel acrílico
- Fibra de carbono
- Injeção de epóxi
Processo de Fabricação de Fibra de Carbono
A fibra de carbono é um material incrivelmente forte e leve, utilizado em diversas aplicações, da indústria aeroespacial à automotiva, como chapas ou tubos de fibra de carbono. O processo de fabricação da fibra de carbono é relativamente simples, mas requer controle preciso de diversas variáveis para produzir um produto de alta qualidade.
A primeira etapa do processo de fabricação é a criação do precursor, que é uma molécula de cadeia longa composta por átomos de carbono. O precursor mais comum é a poliacrilonitrila (PAN), derivada do monômero de acrilonitrila. O precursor de PAN é alimentado em um forno, onde é aquecido a temperaturas entre 850 e 1.300 graus Celsius.
Nessas altas temperaturas, as moléculas de PAN se decompõem e se reorganizam em uma estrutura cristalina conhecida como fibra de carbono. A fibra de carbono é então resfriada e trefilada por meio de um processo de fiação, que alinha as fibras e as torna mais resistentes.
Após a fiação, a fibra de carbono está pronta para ser usada em diversas aplicações. Ela pode ser tecida em tecidos ou usada para reforçar materiais compósitos de fibra de carbono.
Reforço estrutural com fibra de carbono
A fibra de carbono adiciona resistência, durabilidade e resistência à tração, o que permitirá que você torne seu projeto mais flexível e criativo. Você também pode adicionar resistência a estruturas existentes.
O concreto reforçado com fibra de carbono também é muito leve; seus materiais compostos consistem em concreto de granulação fina e super alta resistência, além de outras fibras de carbono.
Você poderia pensar que a fibra de aço tem uma resistência maior, mas a fibra de carbono tem uma capacidade de resistência maior do que as fibras de aço, com apenas 25% do peso. Mais uma vez, alta eficiência e bom custo-benefício.
As fibras de carbono resolvem o problema da fraqueza do concreto em termos de flexibilidade, já que a resistência à flexão do concreto dobra com a adição de fibra de carbono.