La FIBRE DE CARBONE et ses 9 propriétés incroyables

Il devient de plus en plus populaire et nous sommes de plus en plus conscients que la fibre de carbone est une connexion (ou un composite) qui Il possède d'excellentes propriétés mécaniques. Mais … de quoi parle-t-on exactement lorsque nous mentionnons ce matériau, qui est devenu particulièrement connu dans le sport automobile?

la fibre de carbone

Quant à sa définition, la La fibre de carbone ou fibre de carbone est une fibre synthétique qui est obtenu à partir d'un polymère appelé polyacrylonitrile. Un matériau principalement composé de carbone et constitué de filaments d'un diamètre de 5 à 10 μm. m existe.

La composition de chaque fibre ou fil par des milliers de ces microfilaments donne des fibres de carbone Propriétés similaires à celles de l'acier. En raison de sa dureté élevée, il atteint même une résistance aux chocs plus élevée que ce métal. Pourtant, nous sommes confrontés à un matériau léger, comparable au bois ou au plastique.

Structure chimique de ce composé carboné

Structure chimique des fibres de carbone

Les propriétés incroyables des fibres de carbone sont basées sur leur structure atomique ou moléculaire. Comme le graphite, il présente un Structure cristalline des atomes de carbone ordonnés en feuilles, avec un motif hexagonal régulier. Alors que le graphite est doux et plus léger, la fibre de carbone est plus incassable et plus dure. Quelle est la différence?

Puisque nous constatons que les plaques de carbone en graphite sont disposées en parallèle, régulièrement et uniformément. Dans le cas des fibres de carbone, cependant, ces couches le font de manière aléatoire, ensemble ou fermement. De cette façon, différentes qualités et propriétés sont acquises.

Nous devons vous dire le sens de Structure de fibres de carbone Il va au-delà de ses propriétés et propriétés. Continuez donc à lire pour en savoir plus.

Propriétés et propriétés des fibres de carbone

les propriétés des fibres de carbone

Cette connexion ou composite a un certain nombre de propriétés qui la rendent unique:

  • Haute résistance mécanique, bien qu'il conserve également un module d'élasticité élevé.
  • est Chef d'orchestre.
  • En a un Faible conductivité thermique Ce qui se résume en grande capacité comme isolant thermique.
  • Faible densité par rapport à d'autres matériaux similaires ou utilisés pour des applications similaires à celles de l'acier. C'est 1750 kg / m3,
  • Bonne tolérance aux différents principes actifs externes.
  • Résistance aux fluctuations de température tout en conservant la forme. Ce qui est connu comme une faible dilatation thermique.
  • Grande flexibilité
  • Prix ​​un peu élevé dans sa production. Bien qu'il devienne moins cher au fil des ans. En effet, c'est un processus très long (cela peut prendre des mois) qui est effectué à des températures très élevées.
  • C'est un composant durable et a une conception et une apparence élégantes.

Ce matériau a été développé en raison de ses propriétés uniques d'abord pour l'industrie spatiale, de là principalement aux industries de l'aviation et du transport automobile. Bien sûr, il est également largement utilisé dans les sports de haute performance, où de bonnes propriétés mécaniques combinées à la facilité de connexion sont requises. aujourd'hui Il a été utilisé dans certains biens de consommation courante.

Densité de fibre de carbone: par rapport à l'acier et l'aluminium

Comme son titre l'indique, sa faible densité est l'une des propriétés de la fibre de carbone qui lui confère la plus grande capacité d'utilisation par rapport aux autres matériaux. Et imaginez que vous pouvez avoir un matériau qui ressemble à de l'acier mais qui pèse comme du plastique ou même moins. La chose logique à penser est qu'il est idéal pour les navires, avions, navires et autres éléments pour lesquels le poids est un obstacle.

Les fibres isotropes (qui ont un comportement homogène dans toutes les directions et conviennent pour mesurer la densité de vérité) sont normalement des types de fibres avec un diamètre de 12 à 18 micromètres et un module d'élasticité très faible: en particulier 40 gigapascals Et La densité varie de 1,6 g / cm3 à 1,75 g / m3,

Le changement serait de 1750 kg / m3comme indiqué ci-dessus.

Regardons le tableau de comparaison des densités de fibre de carbone, d'acier et d'aluminium:

la fibre de carbone acier aluminium
Densité moyenne de 1750 kg / m³. Densité moyenne de 7850 kg / m³. Densité moyenne de 2700 kg / m³.

À quoi sert la fibre de carbone?

À quoi sert la fibre de carbone?

Nous devons dire que le composite de carbone est un matériau très polyvalent. Dans l'industrie Presque tout est en fibre de carbone, Ce n'est pas le plus courant, mais c'est possible. Bien sûr, on voit de plus en plus de produits à usage domestique et quotidien, ce qui signifie qu'il y a progressivement une lacune sur le marché.

Ce fait est probablement précédé par la découverte de ses propriétés, la baisse des prix ces dernières années et les meilleurs coûts de fabrication grâce aux nouvelles technologies.

Les faits saillants au niveau industriel comprennent:

  • Composants et pièces pour les industries automobile et aérospatiale: Disons avions, voitures, bateaux, motos …
  • Pièces et ustensiles pour les sports de haut niveau comme le vélo ou la pêche.
  • Accessoires tels que portefeuilles et montres.
  • Et bien plus

Les usages et usages technologiques des fibres de carbone atteignent un très grand nombre. La meilleure chose est Si vous souhaitez en savoir plus en détail, Cliquez sur le lien Là, nous parlerons plus en détail de tout le travail avec cette connexion.

Types de fibres de carbone

Ce matériau est une fibre industrielle qui peut éliminer tous les éléments sauf le carbone par pyrolyse à haute température. En fabrication, il obtient un certain nombre de propriétés qui nous permettent de différencier les différentes classes.

Et puisque nous savons que la classification dépend des caractéristiques qu'elle reçoit selon sa méthode d'élaboration, nous verrons la façon dont nous pouvons regrouper les types de fibres de carbone:

Selon le matériel précédent

  • À base de polyacrylonitrile (PAN)
  • Basé sur le pitch
  • Basé sur le pas mésophase (avec une structure similaire à celle du graphite)
  • Basé sur Brea isotrope
  • À base de rayonne
  • Cultivé (en phase gazeuse)

Selon la largeur du tissu

Pour mesurer la largeur ou l'épaisseur du tissu en fibre de carbone, nous utilisons le Nombre de filaments qui composent chaque fil. Un tissu 1K aurait une largeur d'environ 1 mm. Un par un, le 6K mesure environ 6 mm.

Les largeurs les plus courantes et les plus couramment utilisées (nomenclature standard) sont: 1K, 3K, 6K, 12K, 24K, 50K.

Ces fibres sont tissées dans le tissu selon différents motifs et directions, le 3K étant le plus courant. Ces chiffres ne décrivent pas la qualité de la fibre elle-même. De plus, les milliers de fils qui composent la fibre de carbone peuvent être placés de deux manières différentes:

  • Filetage cylindrique torsadé torsadé.
  • Entraînement parallèle "sans torsion" ou "remorqué".

L'arrangement parallèle est la base pour mesurer la largeur et sa nomenclature.

Selon son module de traction

  • Niveau bas (33 MSI). En règle générale, la fibre est commercialisée sur la base d'une rigidité moyenne mesurée en livres par pouce (MSI). Au niveau microscopique, à faibles concentrations, certaines fissures dans le cortex peuvent être vues, qui doivent être traitées afin d'obtenir une rigidité supérieure.
  • Intermédiaire (42 MSI). Le cortex cassé est retiré et la fibre est polie, donnant une rigidité similaire mais avec une structure plus légère.
  • Niveau élevé (55 MSI). S'il continue à être traité, nous obtiendrons à chaque fois des fibres de carbone plus denses et plus petites.

Selon son module de résistance à la rupture

Nous parlons du module Young (1):

  • ultra, Type UHM. O. Super haute résistance, Type SHT (> 450 Gpa)
  • haut, Type HM (entre 350 et 450 Gpa)
  • intermédiaire, Type IM (entre 200 et 350 Gpa)
  • dessous, Type HT (<100 Gpa)

Selon la température de traitement thermique

  • Type I. Type I. Traitement thermique élevé (HTT). Température supérieure à 2000º. Il propose des fibres de haute qualité.
  • Type II Traitement thermique intermédiaire (IHT). Température autour de 1500º.
  • Type III Température de traitement thermique basse inférieure à 1000º. Ce sont les fibres qui obtiennent généralement de moins bonnes propriétés.

Selon l'origine, le matériau a des qualités différentes

Fondamentalement, nous devons mettre en évidence deux branches ou sous-catégories de fibres de carbone: la turbostrática et le graphite. Il peut même y en avoir avec une structure hybride.

Les fibres de carbone turbostratiques sont celles dérivées du polyacrylonitrile précité. Et sa principale caractéristique est que les atomes de carbone sont disposés de manière irrégulière et empilés de manière aléatoire. En raison de leur durabilité, ces types de fibres sont idéales pour résister à des forces de traction élevées.

D'un autre côté, nous avons Graphite dérivé du brai mésophase. Cependant, ce sont des fibres jeunes avec un module élevé (c'est-à-dire une faible élasticité) et une conductivité thermique élevée. En effet, ces fibres de carbone sont disposées plus régulièrement.

Comment ça se passe

Comment la fibre de carbone est fabriquée

Les matériaux en fibre de carbone sont fabriqués en matériaux composites. C'est généralement le cas Il est élaboré avec d'autres polymères thermostables tels que la résine époxy. Ou dans une moindre mesure polyester et vinylester.

En gros et pour résumer un peu, tout Le système de traitement se concentre généralement sur le moulage puis le séchage ou le durcissement au four de la pièce moulée.

Nous vous invitons à cliquer sur l'image ou sur le lien précédent pour connaître l'ensemble du processus en détail.

De plus, nous vous proposons plusieurs options pour fabriquer vous-même certaines pièces. En plus des tutoriels, vous disposez d'un catalogue avec tous les produits dont vous avez besoin. Toujours aussi économique.

Certains des matériaux utilisés dans cette fabrication de pièces composites sont:

Autres avantages du composé de carbone

Comme nous l'avons dit au début, la chose la plus surprenante à propos des fibres de carbone (et la plus valorisée) est le transfert de propriétés. Chaque pièce semble solide et durable, légère et a un aspect visuel qui tombe amoureux. Pour ces raisons, il existe différents mondes dans lesquels il a une place pour ses propriétés physiques ou son apparence.

La fibre de carbone et la voiture

Pièces en fibre de carbone pour voitures

En ce qui concerne la fibre de carbone pour les voitures, nous devons distinguer deux secteurs différents.

Le premier concerne les sports de haute performance comme la Formule 1 ou les voitures de sport haut de gamme comme celles en circuit fermé. Dans ce domaine, nous recherchons les performances qu'offrent les pièces en fibre de carbone: en termes de Aérodynamique et perte de poids.

Pour la vie de tous les jours, l'aspect visuel en fait généralement plus. Les plus courants sont les utilisateurs qui prévalent Personnalisez votre véhicule.

La découverte du carbone forgé

Fibre de carbone forgée

Un nouveau système de fabrication est récemment apparu qui attire de nombreux fans. Nous en parlons fibre de carbone forgée ou carbone forgé.

Comme vous pouvez le voir sur la photo, cela ressemble à du marbre noir, mais les avantages sont différents: c'est une technique moins chère et plus simple dans le processus de fabrication. Et il est déjà utilisé pour de nombreuses voitures de sport haut de gamme.

Vous ne pouvez pas nier qu'il a un style très cool, n'est-ce pas?

Sur les vélos, accessoires et produits pour vélos

Vélos en fibre de carbone

Connaissez-vous les avantages des vélos en fibre de carbone? Nous avons déjà clarifié quelque chose ci-dessus: grâce à cette connexion, vous obtenez des produits de très bonne qualité pour le cyclisme.

Parmi ces produits, nous trouvons que nous pouvons trouver Cadres, pneus, selles, casques de vélo, pantoufles, fourches, tige de selle et guidon; Entre autres accessoires.

Souhaitez-vous plus d'informations sur ce matériau de fabrication de vélos?

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