Fibre de carbon

 Deși fibrele de carbon apar ca un material care este perfect din toate punctele de vedere, nu este totul chiar atât de roz în toate situațiile. Pentru a fi sinceri, este adevărat și că în timpul prelucrării fibrelor de carbon (ne referim aici la procese precum șlefuirea și tăierea, nu la lipirea împreună și altele asemenea), trebuie să se țină cont de echipamentele de protecție. Altfel, există riscul inhalării prafului micro-particulat (un pericol similar cu cel al tonerului din imprimantele laser moderne) sau iritații ale pielii.

De ce se folosesc fibrele de carbon?

Motivele sunt multe, dar în primul rând sunt parametrii săi fizici cu adevărat excelenți: au o finețe medie de 5-10 μm și o densitate de 1750 kg/m3. Se diferențiază față de alte fibre textile prin fragilitatea lor (de exemplu, comparativ cu fibrele de sticlă, au o elasticitate mai mică), de asemenea, și printr-un modul de elasticitate mai mic (luat în direcția perpendiculară pe axa fibrei). Când fibra se încălzește, nu se dilată cum ar fi de așteptat, ci dimpotrivă – se contractă în direcția perpendiculară. În plus, longitudinal fibrele de carbon dispun de o rezistență electrică extrem de mică (doar 1,9×10−6 Ω/m). Și au chiar și un coeficient de dilatare termică mai mare decât sticla.

Ce tipuri de fibre se produc astăzi?

În prezent, întâlniți în mod obișnuit următoarele tipologii:

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

Ca fibre cu proprietăți peste medie, și chiar excelente, sunt considerate acelea cu o rezistență de până la 7 GPa și un diametru de 0,2 μm + produse prin tehnologia „Vapor-Grown Carbon Fibers” (adică „Creștere în vapori”). Se testează și alte materiale moderne cu parametri incredibili: cum ar fi nanotuburile, care pot suporta o rezistență la tracțiune de până la 150 GPa la o lungime de 5 mm.

 Probabil în niciun alt domeniu fibrele de carbon nu au provocat o asemenea revoluție ca în tirul modern (și tradițional). Săgețile de carbon sunt adevarat rezistente la apă și umiditate și, în comparație cu aluminiul, nu se îndoaie. Atunci când se atinge limita de îndoire, se vor rupe pur și simplu. Acest lucru nu înseamnă, însă, că orice săgeată de calitate (oprindu-se lin în țintă) nu poate suporta mii de trasee...

Unde se găsesc fibrele de carbon astăzi?

Cel mai mare consumator de fibre moderne de carbon în ultimii ani este sectorul aeronautic (aproximativ 22% din piață), unde acestea sunt folosite pentru construirea aripilor și fuselajelor. Alte 17% revin sectorului generatoarelor de vânt (adică rotoarele și platformele off-shore). În ceea ce privește sfera materialelor compozite de toate tipurile, acestea reprezintă 16% și includ diverse rezervoare de gaz, nave militare și civile, … Echipamentele sportive (aproximativ 14% din piață) au beneficiat și ele de această inovație – orice practică tirul cu arcul știe despre tijele de carbon ale săgeților. Dar nu este totul – sunt și crose moderne de golf, biciclete, bărci, talpe de schiuri, … Doar 5% sunt destinate sectorului auto, pentru părți de caroserii și bare de protecție.

 Fibrele de carbon sunt încă în anumite grupuri de produse/mașini/dispozitive mai degrabă sinonime cu un anumit lux deosebit decât cu dotarea de bază standard. Dar acest lucru se va schimba fără îndoială în anii următori, pe măsură ce se va crește volumul producătorilor săi pe piața modernă + volumul invențiilor legate de fibrele de carbon și care continuă să le dezvolte.

Cât de scumpe sunt fibrele de carbon?

De departe cele mai scumpe sunt fibrele destinate industriei aviatice. Apoi urmează practic toate celelalte sectoare unde nu sunt cerințe extreme de calitate și puritate (totuși, un avion gigant în zbor este diferit de un crose de golf în ceea ce privește cerințele de material și puritate). Când fibrele de carbon au început să fie produse la scară largă, în 1985, 1 kg se vindea cu aproximativ 120 USD. La începutul acestui secol, prețul a ajuns la aproximativ 40 USD pe kg. Oricum ar fi, se speră ca prețul să scadă la aproximativ 15-30 USD pe kg de fibre medii.