Qu'est-ce que la fibre de carbone?

La fibre de carbone est exactement ce que cela ressemble - une fibre de carbone. Mais, ces fibres ne sont qu'une base. Ce qui est communément appelé fibre de carbone est un matériau constitué de très fins filaments d'atomes de carbone. Lorsqu'il est lié avec de la résine polymère plastique par la chaleur, la pression ou dans le vide, un matériau composite est formé qui est à la fois solide et léger.

Tout comme le tissu, les barrages de castor ou une chaise en rotin, la résistance de la fibre de carbone réside dans le tissage. Plus le tissage est complexe, plus le composite sera durable. Il est utile d'imaginer un écran métallique qui est entrelacé avec un autre écran à un angle, et un autre à un angle légèrement différent, et ainsi de suite, avec chaque fil dans chaque écran composé de torons en fibre de carbone. Imaginez maintenant ce maillage d'écrans trempés dans du plastique liquide, puis pressés ou chauffés jusqu'à ce que le matériau fusionne. L'angle du tissage, ainsi que la résine utilisée avec la fibre, détermineront la résistance du composite global. La résine est le plus souvent époxy, mais peut également être thermoplastique, polyuréthane, vinylester ou polyester.

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Alternativement, un moule peut être coulé et les fibres de carbone appliquées dessus. Le composite de fibres de carbone est ensuite laissé durcir, souvent par un processus sous vide. Dans cette méthode, le moule est utilisé pour obtenir la forme souhaitée. Cette technique est préférée pour les formulaires simples qui sont nécessaires à la demande.

Le matériau en fibre de carbone a une large gamme d'applications, car il peut être formé à différentes densités dans des formes et des tailles illimitées. La fibre de carbone est souvent façonnée en tube, tissu et tissu, et peut être façonnée sur mesure en n'importe quel nombre de pièces et pièces composites.

Utilisations courantes de la fibre de carbone

• Composants automobiles haut de gamme
• Cadres de vélos
• Des cannes à pêche
• Semelle de chaussure
• Des battes de baseball
• Étuis de protection pour ordinateurs portables et iPhones

L'hypercar Apollo IE. Martyn Lucy / Getty Images 

Des utilisations plus exotiques peuvent être trouvées dans:

• Industries aéronautiques et aérospatiales
• Industrie du pétrole et du gaz
• Véhicules aériens sans pilote
• Satellites
• Voitures de course de Formule 1

Certains diront, cependant, que les possibilités pour la fibre de carbone ne sont limitées que par la demande et l'imagination du fabricant. Maintenant, il est même courant de trouver de la fibre de carbone dans:

• Instruments de musique
• Meubles
• Art
• Éléments structurels des bâtiments
• Des ponts
• Pales d'éoliennes

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Si l'on pouvait dire que la fibre de carbone a des effets négatifs, ce serait le coût de production. La fibre de carbone n'est pas facilement produite en masse et est donc très chère. Un vélo en fibre de carbone roulera facilement dans les milliers de dollars, et son utilisation dans l'automobile est encore limitée aux voitures de course exotiques. La fibre de carbone est populaire dans ces articles et d'autres sont dues à son rapport poids / résistance et à sa résistance à la flamme, à tel point qu'il existe un marché pour les synthétiques qui ressemblent à de la fibre de carbone. Cependant, les imitations ne sont souvent que partiellement en fibre de carbone ou simplement en plastique faites pour ressembler à de la fibre de carbone. Cela se produit souvent dans des boîtiers de protection après-vente pour ordinateurs et autres petits appareils électroniques grand public.

L'avantage est que les pièces et produits en fibre de carbone, s'ils ne sont pas endommagés, dureront presque littéralement pour toujours. Cela en fait un bon investissement pour les consommateurs et maintient également les produits en circulation. Par exemple, si un consommateur n'est pas disposé à payer pour un ensemble de nouveaux clubs de golf en fibre de carbone, il y a une chance que ces clubs apparaissent sur le marché secondaire utilisé..

La fibre de carbone est souvent confondue avec la fibre de verre, et bien qu'il existe des similitudes dans la fabrication et certains croisements dans les produits finis comme les meubles et les moulures d'automobiles, ils sont différents. La fibre de verre est un polymère qui est renforcé avec des brins tissés de verre de silice plutôt que de carbone. Les composites en fibre de carbone sont plus solides, tandis que la fibre de verre a plus de flexibilité. Et, les deux ont différentes compositions chimiques qui les rendent mieux adaptées à différentes applications.

Le recyclage de la fibre de carbone est très difficile. La seule méthode disponible pour un recyclage complet est un processus appelé dépolymérisation thermique, dans lequel le produit en fibre de carbone est surchauffé dans une chambre sans oxygène. Le carbone libéré peut ensuite être sécurisé et réutilisé, et tout ce qui a été utilisé pour le collage ou le matériau renforcé (époxy, vinyle, etc.) est brûlé. La fibre de carbone peut également être décomposée manuellement à des températures plus basses, mais le matériau résultant sera plus faible en raison des fibres raccourcies et ne sera donc probablement pas utilisé dans son application la plus idéale. Par exemple, un gros morceau de tube qui n'est plus utilisé peut être divisé et les autres pièces utilisées pour les boîtiers d'ordinateurs, les porte-documents ou les meubles.

La fibre de carbone est un matériau incroyablement utile utilisé dans les composites, et elle continuera d'augmenter sa part de marché dans la fabrication. À mesure que de nouvelles méthodes de production économique des composites en fibre de carbone seront développées, le prix continuera de baisser et de plus en plus d'industries profiteront de ce matériau unique..