Materiale avansate - fibră de carbon

Descoperirea faptului ca petrolul nu este o resursa regenerabila a fortat omenirea sa regandeasca modul in care il folosim Industria auto , una din cele mai mari consumatoare mondiale de petrol , a fost nevoita sa se gandeasca la metode pentru a folosi petrolul mai eficient Motoare mai eficiente , surse alternative de energie si scaderea greutatii autovehiculelor sunt doar cateva din solutiile propuse Deoarece motoarele cu ardere interna au inceput deja sa-si atinga randamentul maxim , urmatorul pas pentru producatori a fost reducerea greutatii

Desi inca la un stadiu incipient , folosirea fibrei de carbon poate fi solutia industriei auto pentru eficientizarea masinilor Polimerul ranforsat cu fibra de carbon (sau mai simplu fibra de carbon) este un material incredibil de usor , cele mai performante fibre avand o rezistenta la rupere de pana la 1 miliard kPa. Comparat cu fierul , cel mai utilizat material in industria auto , care are o rezistenta la rupere de pana la 200 milioane kPa , fibra de carbon este de 5 ori mai rezistenta , de 2 ori mai rigida si cu toate acestea este cu 30% mai usora

Acesta a fost introdusa in anii 1950 ca o ranforsare pentru componentele plastice ale rachetelor Primele fibre au fost produse prin carbonizarea unor fire de rayon , aceasta metoda fiind ineficienta deoarece materialul rezultat continea numai 20% carbon si prezenta carateristici slabe de rezistenta Aceste dezavantaje au dus la inlocuirea fibrei de rayon cu poliacrilonitrilul (C3H3N) , fibra rezultata continand 55% carbon si fiind mult mai performanta , aceasta fiind si metoda folosita si in ziua de azi

Fibra de carbon este un material compozit , format dintr-un polimer , de obicei rasina epoxidica (cel mai des utilizata , alternative fiind poliesterul , vinil esterul si nylon-ul ) si un compozit din fibra de carbon O fibra de carbon este un fir cu un diametru cuprins intre 0.005-0.010 mm ,compus in marea majoritate din atomi de carbon Atomii de carbon sunt legati in cristale microscopice aliniate paralel cu axa longitudinala a fibrei

Compozitul poate sa contina si alte materiale , cum ar fi Kevlar , aluminiu si fibra de sticla Un aditiv care confera fibrei de carbon o rezistenta deosebita sunt nanotuburile de carbon dar pretul ridicat al materialului rezultat limiteaza gama de utlizare a acestuia

Polimerul ranforsat cu fibra de carbon poate fi produs prin mai multe metode , in functie de numarul de piese produs , de finisarea exterioara necesara si de piesa produsa Printre metodele cele mai utilizate sunt matritarea si impletirea pe masini de impletit filamente Materia bruta utilizata la producerea fibrei de carbon se numeste precursorul 90% din fibre sunt produse din poliacrilonitril , restul de 10% fiind pe baza de rayon si petrol Toate aceste materiale sunt polimeri organici , caracterizate prin siruri lungi de molecule legate intre ele de atomi de carbon

Universitatea Ovidius Constanta