O Planejamento Estratégico

Fibras de Carbono: Características e aplicações

        Os primeiros registros acerca da fibra de carbono foram feitos por Thomas Edison, quando em 1880 ele registrou uma patente sobre filamentos de carbono para lâmpadas elétricas. O uso das fibras de carbono só foi implementado na engenharia mecânica anos depois quando se iniciou a produção das fibras para a implementação na indústria aeronáutica, que necessitava de estruturas de baixo peso e alta resistência.

        As classificações desse compósito geralmente remetem as suas propriedades mecânicas, que são os principais atrativos para o material. As fibras de carbono possuem propriedades mecânicas elevadas associadas a uma densidade baixa. A seguir abordaremos os principais atributos específicos deste compósito.

        As fibras de carbono são conhecidas por seu alto módulo de elasticidade, sendo agrupadas em quatro tipos:

• Ultra alto módulo (UHM) – Fibras com módulo de elasticidade maior que 500 GPa;
• Alto módulo (HM) – Fibras com módulo de elasticidade entre 300 a 500 GPa;
• Módulo intermediário (IM) – Fibras com módulo de elasticidade de até 300 GPa;
• Baixo módulo (LM) – Fibras com módulo de elasticidade inferior a 100 GPa, tendo baixo valor de resistência a tração.

Outra propriedade mecânica importante neste compósito é a classificação quanto à resistência a tração:

• Ultra alta resistência (UHS) – Fibras com resistência à tração maior que 5,0 GPa;
• Alta resistência (HS) – Fibras com resistência maior que 2,5 GPa.

Classificação considerando a temperatura do tratamento térmico final:

• Tipo I – Temperatura de tratamento térmico final acima de 2000 °C, associada a fibras com alto módulo de elasticidade;
• Tipo II – Temperatura de tratamento térmico final ao redor de 1500 °C, associada a fibras de alta resistência;
• Tipo III - Temperatura de tratamento térmico final menor que 1000 °C, sendo essas fibras de baixa resistência e baixo módulo de elasticidade.

As fibras de carbono são comumente obtidas a partir da poliacrilonitrila, um polímero atático, linear que contém grupos nitrila polares atrelados a estrutura principal de carbono.

[pic 1]

        As fibras provenientes deste polímero possuem fortes relações entre suas propriedades mecânicas, sendo estas obtidas em função da temperatura.

[pic 2]

        Apesar de terem seu início na indústria aeronáutica as fibras de carbono não se mantiveram restritas a este setor, devido a diminuição no preço de sua fabricação estes polímeros vêm se tornando cada vez mais comum e ganhando espaço nas diversas industrias que compõem o nosso dia-a-dia.Hoje por exemplo encontramos fibra de carbono em diversos produtos como: capacetes e itens de segurança, partes automotivas, bicicletas e acessórios, instrumentos musicais, equipamentos esportivos em geral, etc.

     Quando comparado ao aço ou alumio, tem propriedades mecânicas próximas ou superiores a estes, contudo seu peso específico é muito inferior e a facilidade no acabamento quando comparada ao aço tem grande importância, sendo que as fibras não necessitam de tanta proteção contra corrosão.

Contudo, algumas desvantagens ainda desmotivam sua utilização, sendo um material de uso especializado e que necessita ferramental especifico e de alto custo em sua produção, e manipulação, não sendo passível de solda e de difícil conserto e correção, sendo assim não viável para indústrias que movimentam pouco capital e não necessitam especificamente de suas propriedades, diferente do aço ou alumínio.  

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