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As fibras de carbono são compósitos filamentosos constituídos por mais de 90% de carbono e filamentos de 5 a 15 µm de diâmetro. Um compósito é formado pela união de determinados materiais não solúveis entre si para formar um produto de melhor qualidade que os originais. As fibras são unidas entre si por um polímero denominado de matriz (resina), que funciona como uma espécie de cola, que liga as fibras na forma de fios, dá forma ao material e distribui a força no interior do conjunto.
Comparação entre fio de cabelo (do canto superior esquerdo ao canto inferior direito) com fibra de carbono[1]
A fabricação das fibras de carbono é geralmente realizada por meio da pirólise controlada de fibras plásticas, ou seja, essas fibras são submetidas a altas temperaturas (acima de 800 ºC), e esse material é decomposto e convertido em um material carbonoso sólido. O material mais usado atualmente para a produção das fibras de carbono é a poliacrilonitrila (PAN, também chamada de orlon, acrilon e darlon), um polímero de adição formado por adições sucessivas de monômeros da acrilonitrila:
As fibras de carbono também podem ser produzidas pela pirólise do piche ou do rayon.
O primeiro a produzir intencionalmente filamentos de carbono foi Thomas Edison, em 1878, por meio da pirólise do algodão, para serem usados em filamentos de lâmpadas incandescentes. Entretanto, a produção de fibras de carbono comerciais começou somente em 1950, e de lá para cá vem sendo feitas muitas pesquisas para melhorar a qualidade desse material.
Entre as principais propriedades das fibras de carbono estão: elevada resistência à tração, módulo de elasticidade extremamente elevado, baixa massa específica, boa resistência elétrica e térmica, além de inércia química, exceto quanto à oxidação.
Visto que é tão resistente e leve ao mesmo tempo, as fibras de carbono são um material versátil e de larga aplicação, sendo muito utilizadas na fabricação de naves espaciais, em componentes estruturais submetidos a altas temperaturas, como componentes de turbinas de aviões e foguetes, na indústria de automóveis, em equipamentos empregados em técnicas eletroanalíticas, em peças de bicicletas, bem como em bens de consumo, tais como celulares, sapatos, móveis, eletrodomésticos, artefato de uso médico, esportivo e odontológico.
Existem mais de 100 tipos diferentes de fibras de carbono, e para cada aplicação, deve-se selecionar a mais conveniente, de acordo com as suas propriedades. Infelizmente, o Brasil produz muito pouco desse compósito, os países que mais dominam nesse ramo são o Japão e a Alemanha.
* Créditos pelas imagens:
[1]: Imagem retirada de: Wikimedia Commons;
[2]: Autor: Jordan Tan /Fonte: Shutterstock.com
Por Jennifer Fogaça
Graduada em Química