Trabalho Princípios Ciências e Technologia dos Materiais - A1

Páginas: 6 (1409 palavras) Publicado: 1 de dezembro de 2014
Trabalho de Princípios da Ciência e
Tecnologia dos Materiais

Assunto: Fibra de Carbono

As fibras de carbono, como as fibras de vidro, foram os primeiros reforços utilizados para
aumentar a rigidez e resistência de materiais compósitos avançados leves, comumente
utilizados em aeronaves, equipamentos de recreação e aplicações industriais. A
expressão “fibra de carbono” geralmente serefere a uma variedade de produtos
filamentares compostos por mais de 90% de carbono e filamentos de 5 a 15 µm de
diâmetro, produzidos pela pirólise da poliacrilonitrila (PAN), piche ou rayon (Lubin,1969).
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 detratamentos térmicos que resultam em carbonização com alto resíduo
carbonáceo. As fibras de carbono são adequadas para a fabricação dos mais diversos
materiais tais como: papéis, tecidos, telas, micro-telas para a filtragem de líquidos e gases
de grande propriedade corrosiva. As fibras são resistentes à altas temperaturas e servem
especialmente em catalisadores utilizados em processos químicos. Parase produzir uma
fibra carbônica de boa qualidade a partir de uma fibra precursora, é necessário um
processo de tratamento térmico e condições controladas de tensão, atmosfera, tempo e
principalmente temperatura.
Os tecidos de carbono utilizados como agentes reforçadores de resinas feniólicas,
levaram às pesquisas para o desenvolvimento de fibras cujas propriedades mecânicas
foram sendoaperfeiçoadas até chegar-se ao "raiom". Um exemplo destes produtos é a
fibra de poliacrilonitrila conhecida pela sigla "PAN". Esta é semelhante ao acrílico. As
poliimidas, poliamidas e o álcool polivinílico são considerados fibras precursoras
poliméricas sintéticas.
Fibras de carbono são referidas normalmente como fibras de grafite, entretanto somente
fibras de carbono de elevado módulo deelasticidade com estrutura de grafite
tridimensional podem ser denominadas propriamente fibras de grafite. Em virtude de as
fibras de carbono possuírem elevados valores de resistência à tração, módulo de
elasticidade extremamente elevado e baixa massa específica, comparadas com outros
materiais de engenharia, são utilizadas predominantemente em aplicações críticas
envolvendo redução de massa. Asfibras de carbono comercialmente disponíveis podem
duplicar seus valores de módulo de elasticidade em relação às outras fibras de reforço,
tais como aramida e vidro S, e exceder os metais em resistência à tração. Quando se
utilizam materiais compósitos de fibras de carbono, a sua resistência e módulo de
elasticidade podem ser orientados de modo otimizado para minimizar a massa final. Além
daresistência e rigidez, as fibras de carbono possuem excelente resistência à fadiga,
características de amortecimento de vibrações, resistência térmica e estabilidade
dimensional. As fibras de carbono possuem também boa resistência elétrica e térmica e
são quimicamente inertes, exceto quanto à oxidação (Callister,1997).
Sabe-se que os materiais de maior resistência mecânica são os grafitososcompostos de
cristais dispostos em estrutura helicoidal perfeita. Para se obter fibras de carbono
resistentes e rígidas, durante a sua indução se faz ocorrer uma estrutura grafítica que
adquire a orientação desejada durante o tratamento térmico.

Thomas Edson foi o primeiro a produzir intencionalmente filamentos de carbono pela
pirólise do algodão para filamentos de lâmpadas incandescentes em1878. 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 GPa e módulo de
rigidez de 800 GPa (Lubin,1969). 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...
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