Com es fa la fibra de carboni?
També anomenada fibra de grafit o grafit de carboni, la fibra de carboni està feta de fils molt prims de l'element carboni. Les fibres de carboni tenen una alta resistència a la tracció i són molt resistents per la seva mida. També és un material molt lleuger.
Cada fibra té {{0}} micres de diàmetre. Per donar una idea del petit que és, una micra és 0,0001 mil·límetre. Un fil de seda de teranyina té entre 3 i 8 micres.
Característiques i aplicació
Les fibres de carboni són dues vegades més rígides i cinc vegades més fortes que l'acer. Una altra característica és que són altament resistents químicament i tenen tolerància a altes temperatures amb baixa expansió tèrmica.
Les fibres de carboni són materials d'enginyeria importants quan es tracta de construir avions, vehicles d'alt rendiment, equipament esportiu i instruments musicals, entre moltes altres coses.
Com es fa la fibra de carboni
La fibra de carboni està feta de polímers orgànics. Aquests polímers consisteixen en llargues cadenes de molècules unides per àtoms de carboni. Al voltant del 90 per cent de les fibres de carboni es fabriquen amb el procés de poliacrilonitril (PAN). El 10 per cent restant es fa a partir del procés de raió o peix de petroli.
Els gasos, líquids i altres materials utilitzats en el procés de fabricació creen certs efectes, qualitats i graus de fibra de carboni. La fibra de carboni de grau més alt amb les millors propietats de mòdul s'utilitza en aplicacions exigents, com ara la indústria aeroespacial.
Els fabricants de fibra de carboni es diferencien entre ells pel que fa a les combinacions de matèries primeres que utilitzen. Normalment tracten les seves formulacions específiques com a secrets comercials.
Procés de fabricació
En el procés de fabricació, les matèries primeres, anomenades precursors, són extretes en llargs fils de fibres. A continuació, les fibres es teixeixen en teixit. També es poden combinar amb altres materials enrotllats per filaments o modelats en les formes i mides desitjades.
El procés de fabricació és el següent:
Girar. PAN barrejat amb altres ingredients i filat en fibres, que es renten i s'estiren.
Estabilitzant. Alteració química per estabilitzar l'enllaç.
Carbonitzant. Fibres estabilitzades escalfades a una temperatura molt alta per formar cristalls de carboni estretament units.
Tractament de la superfície. La superfície de les fibres s'oxida per millorar les propietats d'unió.
Talla. Les fibres es recobreixen i s'enrotllen a les bobines. A continuació, es carreguen a les màquines de filar que torcen les fibres en fils de diferents mides.
En lloc de teixir-se en teixits, les fibres es poden formar composites. Per formar materials compostos, es pot utilitzar calor, pressió o buit per unir fibres amb un polímer plàstic.
Coses a tenir en compte
La fabricació de fibres de carboni comporta una sèrie de reptes, com ara:
La necessitat d'una recuperació i reparació més rendibles.
El procés de tractament superficial s'ha de regular acuradament per evitar la creació de fosses que puguin donar lloc a fibres defectuoses.
Es requereix un control estret per garantir una qualitat constant.
Arcs i curtcircuits en equips elèctrics a causa de la forta electroconductivitat de les fibres de carboni.
Problemes de salut i seguretat, entre els quals la irritació de la pell i problemes respiratoris.
