material Avançado de Topo do Século XXI: Fibra de Carbono

A fibra de carbono, um material de alto desempenho com mais de 90% de conteúdo de carbono, é produzida por meio da decomposição de fibras orgânicas em uma estrutura de esqueleto de carbono sob altas temperaturas. Possui as características intrínsecas dos materiais de carbono, ao mesmo tempo que retém a flexibilidade e trabalhabilidade das fibras têxteis. Consequentemente, encontra ampla aplicação em lâminas de turbinas eólicas, aerospace, esportes e lazer, vasos de pressão, compósitos carbono/carbono e infraestrutura de transporte. Constitui-se um material estratégico indispensável para o desenvolvimento econômico nacional.

Classificação

1. Por Matéria-Prima

As fibras de carbono são classificadas em três sistemas principais de matéria-prima: baseadas em poliacrilonitrila, baseadas em pitch e baseadas em viscose. Dentre essas, as fibras de carbono baseadas em pitch e em viscose possuem aplicações e volumes de produção relativamente limitados. As fibras de carbono baseadas em poliacrilonitrila, no entanto, possuem características estruturais e funcionais superiores, tornando-as a variedade predominante no desenvolvimento e na aplicação de fibras de carbono, representando mais de 90% da produção global.

2. Por Quantidade de Fibra

As fibras de carbono podem ser classificadas como de pequeno fio (small-tow) ou grande fio (large-tow) com base na quantidade de fibras. As fibras de carbono de pequeno fio referem-se às que possuem quantidades de filamento <24K, inicialmente dominadas por 1K, 3K e 6K, evoluindo gradualmente para 12K e 24K. Essas fibras apresentam propriedades mecânicas excepcionais, com resistência à tração variando entre 3500 e 7000 MPa e módulos de elasticidade entre 230 e 680 GPa. São empregadas principalmente em setores de alta tecnologia, como defesa, aeroespacial e aplicações militares, bem como em artigos esportivos e de lazer. Exemplos incluem aeronaves, mísseis, foguetes, satélites, equipamentos de pesca, tacos de golfe e raquetes de tênis.

As fibras de carbono de grande fio geralmente denotam aquelas com contagens de filamentos superiores a 48K, incluindo variantes de 48K, 60K e 80K. Essas apresentam resistência à tração de 3500–5000 MPa e módulos de elasticidade à tração de 230–290 GPa. As principais aplicações abrangem a fabricação automotiva, lâminas de turbinas eólicas, construção energeticamente eficiente, têxteis, equipamentos médicos e de saúde, sistemas eletromecânicos, engenharia civil e infraestrutura de transporte.

As fibras de carbono de pequeno fio oferecem desempenho superior, mas possuem preços mais elevados, enquanto as variantes de grande fio exibem desempenho relativamente inferior, porém com custos reduzidos. A principal vantagem das fibras de grande fio em relação aos tipos de pequeno fio reside no aumento substancial da capacidade de produção por linha sob condições idênticas de fabricação, permitindo assim uma produção economicamente viável. Além disso, demonstram maior eficiência na aplicação durante a fabricação de compósitos, podendo reduzir os custos de produção em mais de 30%.

3. Por propriedades mecânicas

A resistência à tração e o módulo de tração são os dois indicadores mais críticos para avaliar o desempenho da fibra de carbono. A resistência à tração normalmente denota o estresse máximo que um material pode suportar antes da fratura, enquanto o módulo de tração representa a relação entre estresse e tensão durante a deformação elástica, refletindo a rigidez do material. Fibras de carbono são classificados em duas séries: série T (fibras de carbono de alta resistência) e série M (de elevado módulo) fibras de carbono )). As fibras de carbono da série T são mais utilizadas no mercado, incluindo as categorias T300, T400, T700, T800 e T1100.

A RDS Composite pode fornecer produtos de fibra de carbono de acordo com os requisitos do cliente. Os nossos produtos são cuidadosamente geridos desde a aquisição de matérias-primas até ao processo de produção inteiro para garantir que cumprem os padrões internacionais. Estamos comprometidos em fornecer produtos de qualidade confiável e entrega atempada de serviços.