Vous avez peut-être entendu parler de la fibre de carbone, ou vous l'utilisez déjà, dans le monde d'aujourd'hui, ce n'est plus un matériau très coûteux, de l'industrie à nos vies, nous pouvons voir les produits en fibre de carbone partout. En raison de ses propriétés supérieures, la fibre de carbone est utilisée dans une gamme d'applications en constante expansion. Aujourd'hui, Sinofibre vous invite à explorer le monde fascinant de la fibre de carbone.
Qu’est-ce que la fibre de carbone ?
Les fibres de carbone sont produites à partir de précurseurs tels que le polyacrylonitrile (PAN) et la rayonne. Ces fibres précurseurs subissent un traitement chimique, un chauffage et un étirement, suivis d'une carbonisation pour créer des fibres à haute résistance. Avec une teneur en carbone supérieure à 90 %, la fibre de carbone présente des avantages de performance exceptionnels, notamment une résistance aux températures élevées, une résistance élevée et une résistance à la corrosion.
Processus de production de fibre de carbone
La production de fibre de carbone implique généralement plusieurs étapes clés :
Filature : Conversion de matériaux précurseurs (comme le polyacrylonitrile – PAN) en fibres.
Stabilisation : Chauffage des fibres pour stabiliser la structure moléculaire.
Carbonisation : Soumettre les fibres stabilisées à des températures élevées (supérieures à 1000°C) dans une atmosphère inerte pour éliminer les éléments non carbonés.
Traitement de surface : Améliore les propriétés de liaison des fibres.
Encollage : application d'un revêtement protecteur sur les fibres pour améliorer la manipulation et le traitement.
Tissage : Tissage des fibres de carbone selon différents motifs (par exemple, armure toile, armure sergé, armure satin ou armure unidirectionnelle) pour créer un tissu en fibre de carbone. Cette étape est très importante pour les applications nécessitant des propriétés de résistance directionnelle spécifiques.
Préimprégné : imprégnation du tissu en fibre de carbone tissé avec de la résine pour produire des matériaux préimprégnés. Les préimprégnés sont des matériaux composites prêts à l'emploi qui assurent une répartition uniforme de la résine et un mouillage optimal des fibres.
Formes des produits en fibre de carbone
En raison de sa bonne propriété de flexibilité, la fibre de carbone peut être façonnée sous diverses formes en utilisant différentes techniques, notamment :
Feuilles de fibre de carbone : technique de compression ou d'autoclave
Tubes en fibre de carbone : technique de moulage au rouleau
Tiges en fibre de carbone : technique de pultrusion
Pièces en fibre de carbone : découpe à partir d'un routeur CNC ou technique de compression
Pour des informations détaillées sur ces techniques, cliquez sur le lien correspondant ci-dessus.
Propriétés
Les produits en fibre de carbone ont de nombreuses caractéristiques, les gens les aiment pour leurs principales propriétés :
Haute résistance : la fibre de carbone est cinq fois plus résistante que l'acier et deux fois plus rigide, tout en étant nettement plus légère. Cela le rend idéal pour les applications où réduire le poids avec une haute résistance
Léger : La densité des produits en fibre de carbone Sinofibre est de 1,6 à 1,8 g/cm³, c'est beaucoup plus léger que les métaux comme l'aluminium (2,7 g/cm³), le cuivre (8,9 g/cm³) et l'acier (7,8 g/cm³). sa réduction de poids signifie des économies de carburant et des performances améliorées.
Très haute résistance à la traction : la fibre de carbone présente des résistances à la traction généralement comprises entre 3 500 et 6 000 MPa (base sur la nuance T300 – T800), elle est beaucoup plus élevée que l'aluminium (400-550 MPa), le cuivre (210 MPa) et l'acier. (500-1 200 MPa).
Haute rigidité : le module d'élasticité de la fibre de carbone est d'environ 240 GPa, ce qui est supérieur à celui de l'aluminium (69 GPa), du cuivre (110-128 GPa) et comparable à celui de l'acier (200 GPa), ce qui la rend exceptionnellement rigide et résistante. à la déformation.
Résistance thermique : La fibre de carbone peut résister à des températures supérieures à 1 000°C sans perdre sa résistance, contrairement aux métaux qui peuvent s'affaiblir ou fondre à haute température.
Résistance chimique : Il résiste à la corrosion et aux attaques chimiques, contrairement aux métaux qui peuvent se corroder lorsqu’ils sont exposés à l’humidité et aux produits chimiques.
Résistance à la fatigue : la fibre de carbone présente une excellente résistance à la fatigue, conservant mieux ses propriétés mécaniques dans des conditions de chargement cyclique que de nombreux métaux.
Faible dilatation thermique : il a un très faible coefficient de dilatation thermique, ce qui signifie qu'il ne se dilate ni ne se contracte de manière significative avec les changements de température, garantissant ainsi la stabilité dimensionnelle.
丨Comparaison avec d'autres matériaux
| Propriété | Fibre de carbone | Acier | Aluminium | Cuivre | Titane |
|---|---|---|---|---|---|
| Densité (g/cm³) | 1.6 | 7.8 | 2.7 | 8.9 | 4.5 |
| Résistance à la traction (MPa) | 3,500 – 6,000 | 500 – 1,200 | 400 – 550 | 210 | 900 – 1,200 |
| Module d'élasticité (GPa) | 240 | 200 | 69 | 110-128 | 110 |
| Conductivité thermique (W/mK) | 5-10 | 50 | 235 | 400 | 22 |
| Résistance à la corrosion | Excellent | Pauvre | Bien | Pauvre | Excellent |
| Résistance à la fatigue | Excellent | Bien | Bien | Équitable | Excellent |
Applications des produits en fibre de carbone
Comme nous l'avons mentionné au début, le prix de la fibre de carbone est beaucoup plus bas qu'avant, c'est pourquoi elle est utilisée dans de plus en plus d'applications :
Drone / Drone
La plupart des drones ou drones sont constitués de plaques et de tubes en fibre de carbone car ils possèdent des propriétés légères et de haute résistance, améliorant les performances et l'efficacité du vol, pour une durée de vie de la batterie plus longue.
Articles de sport
En raison de la légèreté et de la durabilité qui peuvent améliorer les performances des outils, de plus en plus d'outils sont fabriqués en fibre de carbone, tels que les vélos, les raquettes de tennis, les clubs de golf, les cannes à pêche et les pagaies, etc.
Automobile
C'est également en raison de son poids léger et de sa haute résistance, qui contribuent à un meilleur rendement énergétique et à de meilleures performances.
Industrie aérospatiale
Dans l’aérospatiale, la fibre de carbone est essentielle pour réduire le poids des avions et des engins spatiaux, ce qui conduit à une amélioration du rendement énergétique et des performances. Les composants tels que les fuselages, les ailes et les structures satellites bénéficient de ses propriétés de légèreté et de haute résistance. Cependant, la qualité est bien supérieure à celle de la fibre de carbone standard. Si vous voulez en savoir plus sur la qualité de la fibre de carbone, veuillez vous référer à mon message<What is T300, T700 and T800 Carbon Fiber>
Domaine médical
Dans le domaine médical, la fibre de carbone est utilisée dans les prothèses, les orthèses et les équipements d'imagerie médicale en raison de sa résistance, de sa légèreté et de sa radiotransparence (transparence aux rayons X).
Énergie éolienne
Les pales d'éoliennes en fibre de carbone sont plus efficaces et durables que les pales traditionnelles comme la fibre de verre, ce qui permet une meilleure capture d'énergie et une réduction des coûts de maintenance.
L'avenir de la fibre de carbone
Grâce aux avancées technologiques qui réduisent les coûts de fabrication et des matières premières, la fibre de carbone devient plus accessible et plus abordable. De plus en plus de matériaux seront remplacés par des produits en fibre de carbone à haute résistance, ce qui élargira ses applications et son accessibilité.
Conclusion
La fibre de carbone est un matériau nouveau et remarquable doté de propriétés uniques et d’un large éventail d’applications. Il est devenu de plus en plus populaire principalement en raison de sa résistance à la traction légère, flexible et supérieure, qui peut économiser de l'énergie et améliorer les propriétés. À mesure que la technologie progresse, la fibre de carbone deviendra sans aucun doute un matériau très répandu à l’avenir.
Une réponse
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