La fibra di carbonio, nota anche come fibra di grafite o grafite di carbonio, è costituita da filamenti molto fini dell'elemento carbonio. La fibra di carbonio ha un'elevata resistenza alla trazione ed è molto resistente per le sue dimensioni. È anche un materiale molto leggero.
Il diametro di ciascuna fibra è di {{0}} micron. Per darvi un'idea di quanto sia piccolo, un micron equivale a 0,0001 mm. Il filamento di una ragnatela ha un diametro compreso tra 3 e 8 micron.
Caratteristiche e applicazioni
La fibra di carbonio è due volte più dura e cinque volte più resistente dell’acciaio. Un'altra caratteristica è l'elevato grado di resistenza chimica, resistenza alle alte temperature e bassa dilatazione termica.
La fibra di carbonio è un materiale tecnico importante nella produzione di aerei, veicoli ad alte prestazioni, attrezzature sportive e strumenti musicali.
Come è fatta la fibra di carbonio
La fibra di carbonio è costituita da polimeri organici. Questi polimeri sono costituiti da lunghe stringhe di molecole legate tra loro da atomi di carbonio. Circa il 90% della fibra di carbonio viene prodotta utilizzando il processo del poliacrilonitrile (PAN). Il restante 10% viene prodotto utilizzando processi di rayon o bitume di petrolio.
I gas, i liquidi e gli altri materiali utilizzati nel processo di produzione producono determinati effetti, qualità e qualità della fibra di carbonio. I gradi più elevati di fibra di carbonio con proprietà di modulo ottimali vengono utilizzati in applicazioni impegnative come l'industria aerospaziale.
I produttori di fibra di carbonio variano nel mix di materie prime che utilizzano. Spesso trattano le loro ricette specifiche come segreti commerciali.
processo di fabbricazione
Durante il processo di produzione, le materie prime chiamate precursori vengono raccolte in lunghi fasci di fibre. Le fibre vengono poi intrecciate nel tessuto. Possono anche essere combinati con altri materiali, avvolti in filamenti o modellati nella forma e dimensione desiderate.
Il processo di produzione è il seguente:
Ruotare. Il PAN viene mescolato con altri ingredienti e filato in fibre, che vengono poi lavate e stirate.
Stabilizzare. Cambiamenti chimici per stabilizzare i legami.
Carbonizzazione. Le fibre stabilizzanti vengono riscaldate a temperature molto elevate, formando cristalli di carbonio strettamente legati.
Trattare la superficie. La superficie della fibra è ossidata per migliorare le proprietà di adesione.
dimensionamento. Le fibre vengono rivestite e avvolte su bobine. Vengono poi caricati sui filatoi, che torcono le fibre in fili di diverse dimensioni.
Le fibre possono essere trasformate in materiali compositi anziché intrecciate in tessuti. Per formare il composito, è possibile utilizzare calore, pressione o vuoto per legare le fibre al polimero plastico.
