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FIBRA DE CARBONO  Nome: Luan Rosa  Curso: Mecânica  Módulo: I.

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Apresentação em tema: "FIBRA DE CARBONO  Nome: Luan Rosa  Curso: Mecânica  Módulo: I."— Transcrição da apresentação:

1 FIBRA DE CARBONO  Nome: Luan Rosa  Curso: Mecânica  Módulo: I

2 HISTÓRIA DA FIBRA DE CARBONO  Thomas Edson foi o primeiro a produzir intencionalmente filamentos de carbono pela pirólise do algodão para filamentos de lâmpadas incandescentes em Mais de 80 anos depois, o excelente desempenho de suas propriedades mecânicas foi demonstrada pelo crescimento de whiskers de grafite com resistência à tração de 2,0 GP a e módulo de rigidez de 800 GP a. A primeira fibra contínua comercial foi produzida nos anos de 1950 pela carbonização de rayon sintético para aplicações em mísseis em temperaturas elevadas. Entretanto a conversão do rayon em fibra de carbono não foi eficiente por causa do baixo rendimento de carbono, além de resultar em fibras com baixas propriedades mecânicas.

3 Em meados da década de 1960, no Japão e na Inglaterra foi desenvolvido um processo mais eficiente de produção de fibras de carbono utilizando-se poliacrilo-nitrila (PAN). Este processo é utilizado hoje em dia por mais de 90% da produção de,0 fibras de carbono comercial. Durante as últimas décadas, o processo tem sido melhorado em sua eficiência para aumentar a resistência das fibras, o seu módulo, resistência à manipulação e diminuir deformações e falhas.

4 FABRICAÇÃO  Para a produção de fibras carbônicas o método utilizado é chamado pirólise, ou seja, a decomposição pelo calor, de algum material rico em carbono que retém a sua forma fibrosa através de tratamentos térmicos que resultam em carbonização com alto resíduo carbonáceo. Os materiais carbonáceos podem ser naturais ou sintéticos e são utilizados como "fibra precursora".

5 Ao se desenvolver estas matérias primas iniciando-se na década de 1950 até o final da década de 1960, chegou-se à produção de fibras carbônicas de alta resistência à tração e tensão mecânicas. O processo se inicia com um pré- tratamento onde a matéria prima recebe tensões mecânicas que provocam o seu alongamento utilizando vapor. Em seguida vem a etapa de onde ocorre a conversão de um precursor polimérico. Seguindo-se ao aquecimento constante e controlado até em torno de 250°C aproximadamente. Em seguida é necessária a sua estabilização físico-química. Isto ocorre através do surgimento de ligações transversais entre as cadeias moleculares. Após o processo de pirólise vem o processo de "grafitização". Este consiste num tratamento térmico que oscila entre 2.000°C e 3.000°C e proporciona uma "cristalização" ordenada os cristais de carbono no interior da fibra.

6 Para fazer a coisa certa, é necessário ter certeza que todos os fios estão fazendo a sua parte. “É preciso se preocupar se as fibras estão todas paralelas e igualmente esticadas”, explica Rob Klawonn, presidente da fábrica de fibra de carbono Toho Tenax America. Um fio ondulado em um entrelaçado de fios faz com que o fio esticado mais próximo tenha que se esforçar mais, e este fio reto vão acabar se quebrando antes. Para compensar a possibilidade de existir um entrelaçado imperfeito, os fabricantes podem incluir dez por cento a mais de fibras do que o necessário, apesar do incremento no preço.

7 Sozinhos, porém, estes entrelaçados não são o material forte que os fabricantes precisam. Eles são um reforço, da mesma forma que o aço é um reforço para o concreto. Atualmente, a fibra de carbono funciona em conjunto com uma resina termo fixa. Juntos, eles formam um composto que pode ser manipulado para assumir um determinado formato. O problema é que, depois de moldada e curada em uma autoclave, é impossível modificar o formato sem prejudicar a integridade estrutural do produto. Um pequeno erro pode significar um desperdício grande inclusive de tempo. A termo fixação demora cerca de uma hora, um tempo longo considerando quanto demora para a indústria automotiva fazer os painéis. Por isso, não basta uma pequena modificação ou melhoria para jogar a fibra de carbono em uma faixa de preço mais baixa. É preciso uma revolução completa no sistema de fabricação. Mas, sendo isso algo com um prospecto de retorno financeiro tão alto, a indústria está se mexendo.

8 UTILIZAÇÃO  Estes materiais compósitos, também designados por Materiais plásticos reforçados por fibra de carbono ("CFRP - Carbon Fiber Reinforced Plastic)" estão neste momento a assistir a uma demanda e um desenvolvimento extremamente elevados por parte da indústria aeronáutica, na fabricação de peças das asas, na indústria das bicicletas na construção de todo o tipo de peças desde quadros, guiadores, selins, rodas e até mesmo travões de disco em fibra de carbono e transmissões; na formula 1 e nas superbikes a estrutura principal das máquinas é de fibra de carbono; e basicamente em todos os desportos de competição que a fibra de carbono tem dado resposta à necessidade e procura constante de materiais cada vez mais leves e mais resistentes.

9 As estruturas dessa fibra sofrem diversas variações desde a sua descoberta, muitos pesquisadores vem tentando determinar uma estrutura conveniente. Para descrevê-la, porém, a maioria desses grupos de cientistas tem concluído que a estrutura depende do material utilizado para a carbonização. Existem duas teorias a esse respeito formuladas, sendo a primeira enunciando uma fibra formada pelo empilhamento de fitas carbônicas e uma segunda enuncia a formação por meio de microfibras que são a união de diversos conjuntos de fitas de carbono, sendo este modelo mais aceito e adequado para explicação das fibras em função de sua resistência mecânica, térmica e a tensão. As fibras carbono apresentam grupos funcionais em sua superfície, possibilitando seu uso como condutor eletrolítico; os grupos vão desde ácidos carboxílicos a aromáticos.

10 Fibra de carbono comparada a um fio de cabelo.


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