{"id":130375,"date":"2018-01-18T09:47:32","date_gmt":"2018-01-18T11:47:32","guid":{"rendered":"https:\/\/lab.fabricadelandings.com.br\/portalsaofrancisconovo\/?p=130375"},"modified":"2018-01-18T09:53:21","modified_gmt":"2018-01-18T11:53:21","slug":"fibra-de-carbono","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/lab.fabricadelandings.com.br\/portalsaofrancisconovo\/ciencias-da-natureza\/quimica\/fibra-de-carbono","title":{"rendered":"Fibra de Carbono"},"content":{"rendered":"

Defini\u00e7\u00e3o – Fibra de Carbono<\/strong><\/p>\n

A fibra de carbono<\/strong> \u00e9 composta de \u00e1tomos de carbono unidos para formar uma cadeia longa. As fibras s\u00e3o extremamente r\u00edgidas, fortes e leves, e s\u00e3o usadas em muitos processos para criar excelentes materiais de constru\u00e7\u00e3o. O material de fibra de carbono vem em uma variedade de blocos de constru\u00e7\u00e3o “em bruto”, incluindo fios, unidirecionais, tecidos, tran\u00e7as e v\u00e1rios outros, que s\u00e3o, por sua vez, usados para criar pe\u00e7as compostas.<\/p>\n

A Fibra de Carbono – Pol\u00edmero<\/strong><\/p>\n

Fibra de carbono<\/strong> \u00e9 um pol\u00edmero e \u00e9, por vezes conhecido como fibra de grafite. \u00c9 um material muito forte que tamb\u00e9m \u00e9 muito leve. A fibra de carbono \u00e9 cinco vezes mais forte que o a\u00e7o e duas vezes mais r\u00edgida. Embora a fibra de carbono seja mais forte e mais r\u00edgida que o a\u00e7o, \u00e9 mais leve que o a\u00e7o, tornando-se o material de fabrica\u00e7\u00e3o ideal para muitas partes. Estas s\u00e3o apenas algumas das raz\u00f5es pelas quais a fibra de carbono \u00e9 favorecida por engenheiros e designers para fabrica\u00e7\u00e3o.<\/p>\n

A fibra de carbono \u00e9 feita de filamentos finos e cristalinos fortes de carbono que s\u00e3o utilizados para fortalecer o material. A fibra de carbono pode ser mais fina do que uma corda de cabelo humano e obt\u00e9m sua for\u00e7a quando retorcida como fio. Em seguida, pode ser entrela\u00e7ada para formar um pano e, se necess\u00e1rio, para ter uma forma permanente, a fibra de carbono pode ser colocada sobre um molde e revestida em resina ou pl\u00e1stico.<\/p>\n

Al\u00e9m de ser forte, a fibra de carbono possui:<\/strong><\/p>\n

Tem alta rigidez<\/p>\n

Tem alta resist\u00eancia \u00e0 tra\u00e7\u00e3o<\/p>\n

Tem baixo \u00edndice de peso para for\u00e7a<\/p>\n

Tem alta resist\u00eancia qu\u00edmica<\/p>\n

Toler\u00e2ncia de temperatura ao calor excessivo<\/p>\n

Tem baixa expans\u00e3o t\u00e9rmica<\/p><\/blockquote>\n

Por isso, a fibra de carbono<\/strong> \u00e9 muito popular em muitas ind\u00fastrias, como aplica\u00e7\u00f5es aeroespaciais, automotivas, militares e recreativas.<\/p>\n

\"Fibra
\nFibra de Carbono<\/strong><\/p>\n

O que \u00e9 Fibra de Carbono?<\/strong><\/p>\n

A fibra de carbono<\/strong> \u00e9 uma mat\u00e9ria t\u00eaxtil constitu\u00edda principalmente por carbono. \u00c9 produzido fazendo girar v\u00e1rios pol\u00edmeros \u00e0 base de carbono em fibras, tratando-os para remover a maioria das outras subst\u00e2ncias e tecendo o material resultante em um tecido. Isso geralmente \u00e9 incorporado em pl\u00e1stico – tipicamente ep\u00f3xi – para formar fibra de carbono refor\u00e7ada com fibra ou fibra de carbono composto. As caracter\u00edsticas mais not\u00e1veis do material s\u00e3o a sua alta rela\u00e7\u00e3o for\u00e7a-peso e sua inercia qu\u00edmica relativa. Essas propriedades oferecem uma ampla gama de aplica\u00e7\u00f5es, mas seu uso \u00e9 limitado pelo fato de que \u00e9 bastante caro.<\/p>\n

Fabrica\u00e7\u00e3o<\/strong><\/p>\n

A produ\u00e7\u00e3o deste material geralmente se baseia em poliacrilonitrilo, um pl\u00e1stico usado em t\u00eaxteis sint\u00e9ticos para vestu\u00e1rio, ou afina\u00e7\u00e3o, uma subst\u00e2ncia semelhante a alcatr\u00e3o produzida a partir de petr\u00f3leo. O passo \u00e9 girado pela primeira vez em mechas, mas o poliacrilonitrilo \u00e9 normalmente de forma fibrosa para come\u00e7ar.<\/p>\n

Eles s\u00e3o convertidos em fibra de carbono por aquecimento forte para remover outros elementos, como hidrog\u00eanio, oxig\u00eanio e nitrog\u00eanio. Este processo \u00e9 conhecido como pir\u00f3lise. O alongamento das fibras durante este procedimento ajuda a remover as irregularidades que podem enfraquecer o produto final.<\/p>\n

As fibras em bruto s\u00e3o inicialmente aquecidas a cerca de 590 \u00b0 F (300 \u00b0 C) no ar e sob tens\u00e3o, em uma fase conhecida como oxida\u00e7\u00e3o ou estabiliza\u00e7\u00e3o. Isso remove o hidrog\u00eanio das mol\u00e9culas e converte as fibras em uma forma mais mecanicamente est\u00e1vel. Eles s\u00e3o ent\u00e3o aquecidos para cerca de 1,830 \u00b0 F (1.000 \u00b0 C) na aus\u00eancia de oxig\u00eanio em uma etapa conhecida como carboniza\u00e7\u00e3o. Isso remove material adicional sem carbono, deixando principalmente carbono.<\/p>\n

Quando s\u00e3o necess\u00e1rias fibras de alta resist\u00eancia de alta qualidade, ocorre uma etapa adicional, conhecida como grafitiza\u00e7\u00e3o. O material \u00e9 aquecido entre 1,732 e 5,500 \u00b0 F (1.500 a 3.000 \u00b0 C) para converter a forma\u00e7\u00e3o dos \u00e1tomos de carbono em uma estrutura semelhante \u00e0 grafite. Isso tamb\u00e9m remove a maioria dos \u00e1tomos de carbono n\u00e3o-residuais. O termo “fibra de carbono” \u00e9 utilizado para material com um teor de carbono de pelo menos 90%. Onde o teor de carbono \u00e9 superior a 99%, o material \u00e0s vezes \u00e9 chamado de fibra de grafite.<\/p>\n

A fibra de carbono<\/strong> em bruto que resulta n\u00e3o se une bem com as subst\u00e2ncias usadas para produzir comp\u00f3sitos, por isso \u00e9 ligeiramente oxidado por tratamento com produtos qu\u00edmicos adequados. Os \u00e1tomos de oxig\u00eanio adicionados \u00e0 estrutura permitem formar liga\u00e7\u00f5es com pl\u00e1sticos, como ep\u00f3xi. Depois de receber um revestimento protetor fino, \u00e9 tecida em fios das dimens\u00f5es necess\u00e1rias. Estes, por sua vez, podem ser tecidos em tecidos, que s\u00e3o geralmente incorporados em materiais comp\u00f3sitos.<\/p>\n

Estrutura e Propriedades<\/strong><\/p>\n

Uma \u00fanica fibra tem um di\u00e2metro de cerca de 0,0002 a 0,0004 polegadas (0,005 a 0,010 mm). O fio \u00e9 composto por muitos milhares desses fios juntos para formar um material extremamente forte.<\/p>\n

Dentro de cada cord\u00e3o, os \u00e1tomos de carbono est\u00e3o dispostos de forma semelhante \u00e0 grafite:<\/strong> an\u00e9is hexagonais unidos para formar folhas. Em grafite, estas folhas s\u00e3o planas e apenas ligeiramente ligadas uma \u00e0 outra, de modo que elas se desviam facilmente. Em uma fibra de carbono, as folhas s\u00e3o dobradas e amassadas, e formam muitos cristais min\u00fasculos e interligados, conhecidos como cristalitos. Quanto maior a temperatura empregada no fabrico, mais esses cristalites se orientam ao longo do eixo da fibra e maior a for\u00e7a.<\/p>\n

Dentro de um composto, a orienta\u00e7\u00e3o das pr\u00f3prias fibras tamb\u00e9m \u00e9 importante. Dependendo disso, o material pode ser mais forte em uma determinada dire\u00e7\u00e3o ou igualmente forte em todas as dire\u00e7\u00f5es. Em alguns casos, uma pequena pe\u00e7a pode suportar um impacto de muitas toneladas e ainda deformar minimamente. A complexa natureza entrela\u00e7ada da fibra torna muito dif\u00edcil a quebra.<\/p>\n

Em termos de rela\u00e7\u00e3o for\u00e7a-peso, o composto de fibra de carbono \u00e9 o melhor material que a civiliza\u00e7\u00e3o pode produzir em quantidades apreci\u00e1veis. Os mais fortes s\u00e3o aproximadamente cinco vezes mais fortes do que o a\u00e7o e consideravelmente mais leves. A pesquisa est\u00e1 em andamento na possibilidade de introduzir nanotubos de carbono no material, o que pode melhorar a rela\u00e7\u00e3o for\u00e7a-peso em 10 vezes ou mais.<\/p>\n

Outras propriedades \u00fateis que possui s\u00e3o a sua capacidade para suportar altas temperaturas e sua in\u00e9rcia. A estrutura molecular \u00e9, como a grafite, muito est\u00e1vel, dando-lhe um alto ponto de fus\u00e3o e tornando menos propensos a reagir quimicamente com outras subst\u00e2ncias. Por isso, \u00e9 \u00fatil para componentes que podem ser submetidos a calor e para aplica\u00e7\u00f5es que requerem resist\u00eancia \u00e0 corros\u00e3o.<\/p>\n

Usos<\/strong><\/p>\n

A fibra de carbono<\/strong> \u00e9 usada em muitas \u00e1reas onde \u00e9 necess\u00e1ria uma combina\u00e7\u00e3o de alta resist\u00eancia e baixo peso. Estes incluem transporte p\u00fablico e privado, como carros, avi\u00f5es e espa\u00e7onaves, equipamentos esportivos, como corridas de bicicletas, esquis e hastes de pesca e constru\u00e7\u00e3o. A in\u00e9rcia relativa do material torna bem adequado para aplica\u00e7\u00f5es na ind\u00fastria qu\u00edmica e na medicina – pode ser usado em implantes, pois n\u00e3o reagir\u00e1 com subst\u00e2ncias no corpo. Na engenharia civil, determinou-se que velhas pontes podem ser poupadas da destrui\u00e7\u00e3o e reconstru\u00e7\u00e3o atrav\u00e9s de simples refor\u00e7os de fibra de carbono, que s\u00e3o comparativamente mais baratos.<\/p>\n

Uma Breve Hist\u00f3ria sobre Fibra de Carbono<\/strong><\/p>\n

A fibra de carbono remonta a 1879 quando Thomas Edison assou fios de algod\u00e3o ou bambu a altas temperaturas, que os carbonizou em um fio de fibra de carbono. Em 1958, fibras de carbono de alto desempenho foram inventadas apenas fora de Cleveland, OH. Embora fossem ineficientes, essas fibras continham cerca de 20% de carbono e apresentavam pouca resist\u00eancia e propriedades de rigidez.<\/p>\n

Em 1963, um novo processo de fabrica\u00e7\u00e3o foi desenvolvido em um centro de pesquisa brit\u00e2nico, onde o potencial de for\u00e7a da fibra de carbono foi realizado.<\/p>\n

Como \u00e9 fabricada a fibra de carbono: <\/strong>uma vis\u00e3o geral do processo de fabrica\u00e7\u00e3o de fibra de carbono<\/p>\n

A fibra de carbono<\/strong> \u00e9 feita a partir de um processo que \u00e9 parte qu\u00edmica e parte mec\u00e2nica. Come\u00e7a por desenhar longos fios de fibras e depois aquecendo-os a uma temperatura muito alta sem permitir o contato com o oxig\u00eanio para evitar que as fibras queimem. Isto \u00e9, quando ocorre a carboniza\u00e7\u00e3o, que \u00e9 quando os \u00e1tomos dentro das fibras vibram violentamente, expulsando a maioria dos \u00e1tomos que n\u00e3o s\u00e3o de carbono. Isso deixa uma fibra composta por cadeias de \u00e1tomos de carbono longas e inter-bloqueadas com apenas alguns \u00e1tomos de carbono que n\u00e3o permanecem.<\/p>\n

As seq\u00fc\u00eancias t\u00edpicas usadas para formar fibras de carbono a partir de poliacrilonitrilo envolvem fia\u00e7\u00e3o, estabiliza\u00e7\u00e3o, carboniza\u00e7\u00e3o, tratamento da superf\u00edcie e dimensionamento.<\/p>\n

Fonte:<\/strong> www.innovativecomposite.com\/www.wisegeek.org\/www.innovativecomposite.com<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"

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