Fibre de carbon

 Deși fibrele de carbon par a fi un material perfect din toate punctele de vedere, nu este chiar atât de roz în toate situațiile. Dacă vrem să fim sinceri, este adevărat și că în timpul prelucrării fibrelor de carbon (ne referim aici la lucruri precum șlefuirea și tăierea, nu la lipirea între ele etc., sau la faptul că toată ziua tragi cu săgeți de carbon sau lovești cu crosa de golf și așa mai departe...), trebuie să țineți cont de echipamentele de protecție. Altfel există riscul inhalării prafului fin (un pericol asemănător cu tonerul din imprimantele laser moderne, de exemplu) sau iritării pielii.

De ce se folosește fibra de carbon?

Sunt multe motive, dar în primul rând sunt acele caracteristici fizice realmente remarcabile: au o finețe medie de 5-10 µm și o densitate de 1750 kg/m3. Și, spre deosebire de alte fibre textile, se disting astăzi, de exemplu, prin fragilitate (comparativ cu fibrele de sticlă, de exemplu, au o ductilitate mai mică) și un modul de elasticitate mai mic (luat perpendicular pe axa fibrei). Când fibra este încălzită, nu se dilată așa cum te-ai aștepta, ci dimpotrivă – se scurtează în direcție perpendiculară. În plus, în direcția longitudinală, fibrele de carbon au o rezistență electrică extrem de mică (doar 1,9×10−6 Ω/m). Și de asemenea au un coeficient mai mare de expansiune termică decât sticla.

Ce tipuri de fibre sunt produse astăzi?

În prezent, întâlniți aceste tipologii:

• fibre de carbon standard: AS (average strength) - cu rezistență medie, HS (high strength) - cu rezistență mare, HT (high tenacity) - cu un modul de elasticitate ridicat).
• fibre grafitizate cu modul mare (HM – “High Modulus”)
• fibre cu rezistență mare și modul mediu de elasticitate (IM – “Intermediate Modulus”), fibre de carbon goale
• fibre cu modul înalt de elasticitate (VHM “Very High Modulus”, UHM “Ultra High Modulus”)
• fibre discontinue afectate de întindere (SBCF, “Stretch-Broken Carbon Fiber”)
• fibre de carbon măcinate
• fibre de carbon reciclate

Fibrele cu proprietăți superioare sau chiar remarcabile sunt considerate a fi cele cu rezistență de până la 7 GPa și diametru de 0,2 µm + produse prin tehnologia “Vapor-Grown Carbon Fibers” (adică “Crescute în Vapori”). Și sunt testate și alte materiale moderne cu parametri incredibili: de exemplu, nanotuburi care au o rezistență la tracțiune de până la 150 GPa și asta la o lungime de 5 mm.

 În nicio altă zonă materialele de carbon nu au provocat o astfel de revoluție, ca în tirul cu arcul modern (și tradițional). Exact săgețile de carbon sunt complet rezistente la apă și umezeala din aer și, spre deosebire de aluminiu, nu se îndoaie deloc. Când se atinge limita lor de flexibilitate, se rup pur și simplu. Dar asta nu înseamnă desigur că fiecare săgeată de calitate (întreruptă lin de țintă) nu poate rezista la mii de trageri...

Unde se găsesc fibrele de carbon astăzi?

Cel mai mare consumator de fibre de carbon moderne în ultimii ani este sectorul aeronautic (aproximativ 22% din piață), unde, desigur, sunt folosite pentru aripi și fuselaje. Alte 17% sunt destinate sectorului de generatoare eoliene (adică rotoarele acestora și platformele offshore). În ceea ce privește sfera compozitelor în general, acestea își revendică 16% din piață și includ diverse rezervoare de gaz, nave militare și civile, … Echipamentul sportiv (aproximativ 14% din piață) a beneficiat și el de această inovație – cei care trag cu arcul cunosc cu siguranță tijele de carbon ale săgeților. Dar, desigur, asta nu este tot – sunt și crose de golf moderne, biciclete, bărci, tălpi de schi, … Doar 5% sunt rezervate sectorului auto cu părți din caroserii și bare de protecție.

 Fibrele de carbon sunt încă, în anumite categorii de produse/mașini/echipamente, mai degrabă un sinonim pentru un anumit lux de nivel înalt, decât pentru echipamente de bază obișnuite. Dar acest lucru se va schimba fără îndoială în bine în anii următori, pe măsură ce volumul producătorilor săi pe piața modernă va crește + volumul invențiilor legate de fibrele de carbon și care le dezvoltă.

Cât sunt de scumpe fibrele de carbon?

De departe, cele mai scumpe sunt fibrele destinate industriei aeronautice. Apoi urmează practic toate celelalte sectoare, unde nu sunt necesare exigențe atât de extreme în ceea ce privește calitatea și puritatea (totuși, un avion gigant în zbor are cerințe diferite de materiale și puritatea lor comparativ cu o crosă de golf). Când fibrele de carbon au început să fie produse pe scară largă, un kilogram costa aproximativ 120 USD în 1985. La începutul acestui secol, am ajuns deja la aproximativ 40 USD pe kilogram. Oricum, se speră ca prețul să scadă la aproximativ 15-30 USD pe kilogram pentru fibrele medii.