Fibra de carbono — O rei dos novos materiais

Introdução à fibra de carbono


fibra de carbono É um tipo de novo material fibroso de alta resistência e alto módulo, com teor de carbono superior a 95%. Trata-se de um material de grafite microcristalina obtido pela submissão de fibras orgânicas — compostas por cristais de grafite empilhados em forma de lâminas, alinhados ao longo do eixo da fibra — a processos de carbonização e grafitização.

fibra de carbono É mais leve que o alumínio, porém mais resistente que o aço. Possui características como resistência à corrosão, alto módulo de elasticidade, baixa densidade, ausência de fluência, excelente condutividade elétrica e térmica, resistência a temperaturas extremamente altas em ambientes não oxidantes e resistência superior à fadiga. Combinando as propriedades intrínsecas dos materiais de carbono com a maciez e a processabilidade das fibras têxteis, é amplamente utilizado em setores como defesa e militar, aeroespacial, equipamentos esportivos, indústria automotiva, equipamentos de energia, dispositivos médicos, máquinas de construção, transporte e reforço estrutural. É um material estratégico crucial para o desenvolvimento da defesa nacional e da economia do país.

Classificação da fibra de carbono

Por matéria-prima: As fibras de carbono são categorizadas principalmente em três tipos: à base de rayon, à base de piche e à base de poliacrilonitrila (PAN). Dentre essas, a fibra de carbono à base de PAN é o precursor mais promissor para a produção de fibras de carbono de alto desempenho devido ao seu processo de fabricação simples, custos mais baixos, alto rendimento de carbonização e excelentes propriedades mecânicas. As fibras de carbono produzidas a partir de PAN oferecem o melhor desempenho geral, dependem de processos de produção consolidados e simples e apresentam a mais ampla gama de aplicações, os maiores volumes de produção e a maior variedade de tipos; elas dominam o mercado global, representando mais de 90% da produção mundial total.
Por desempenho: As fibras de carbono podem ser classificadas em tipos de uso geral, alta resistência (GQ), alta resistência/módulo médio (QZ), alto módulo (GM) e alta resistência/alto módulo (QM). Devido à posição dominante da Toray Industries no setor, suas designações de produtos tornaram-se padrões da indústria. Os produtos são geralmente categorizados na série "T" de alta resistência e na série "M" de alto módulo (modelos específicos estão listados abaixo). Números mais altos indicam graus de desempenho superiores, e os graus com uma letra de sufixo superam os sem (por exemplo, T300B supera T300).
Por tamanho de reboque: A fibra de carbono é categorizada em fibras de filamento fino e fibras de filamento grosso. Inicialmente, as fibras de carbono de filamento fino consistiam principalmente em fibras de 1K, 3K e 6K, antes de evoluírem para incluir as de 12K e 24K; elas são utilizadas principalmente em setores de alta tecnologia — como defesa nacional e aeroespacial (aeronaves, mísseis, foguetes e satélites) — bem como em equipamentos esportivos e de lazer, como equipamentos de pesca, tacos de golfe e raquetes de tênis. A fibra de carbono com tamanho de filamento de 48K ou superior — incluindo 48K, 60K e 80K — é geralmente classificada como fibra de carbono de filamento grosso. Ela é utilizada principalmente em aplicações industriais, abrangendo setores como têxtil, saúde, eletromecânica, engenharia civil e construção, transporte e energia.

Características da fibra de carbono