Haroldo Wilson da Silva
Graduando
Engenharia de Bioprocessos e Biotecnologia
Disciplina de Ciência e Tecnologia dos Materiais
Prof.º Dr.º Helton José Alves
Fibra de Carbono e Suas Implicações
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Fibra de Carbono: Propriedades, Aplicações e Implicações, Slides de Ciência e Tecnologia dos Materiais
As propriedades e aplicações da fibra de carbono, um material de alta resistência e leveza, explorando sua importância em diversos setores, como a indústria aeronáutica, aeroespacial e automobilística. O texto também discute as implicações ambientais da produção e descarte da fibra de carbono, destacando a necessidade de soluções para a sustentabilidade do material.
Tipologia: Slides
2023
1 / 18
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Haroldo Wilson da Silva
Graduando
Engenharia de Bioprocessos e Biotecnologia
Disciplina de Ciência e Tecnologia dos Materiais
Prof.º Dr.º Helton José Alves
Fibra de Carbono e Suas Implicações
Introdução
Principais Características/Propriedades
É um dos cinco átomos mais abundantes do planeta
É um não metal do grupo 14 ou família 4A, segundo período
Possui três isótopos naturais de massa 12, 13 e 14 (esse é radioativo)
Esse elemento possui seis elétrons e seis prótons
Carbono
É um dos elementos mais versáteis que encontramos na natureza
Em razão de sua larga aplicação industrial
Composições celulares Composto naturais
Associação negativa com o aquecimento global
O elemento-base da Química Orgânica
Responsável pela maioria dos compostos existentes na natureza
Carbono
Aparece ligado ao oxigênio na composição do gás carbônico (CO
2
Faz parte de ciclos vitais
Fotossíntese Respiração celular
Sete alótropos
Alótropos
Nanotubos
Grafite (alfa e beta) Diamante
Fulerenos
O que é a fibra de carbono?
É um compósito de filamentos que possui carbono em sua composição, cerca de 90%
É formada a partir de milhares de fibras de 5 a 15 μm (micrômetros) de carbono entrelaçadas entre si
Essas são mais finas que um fio de cabelo
Fibra de carbono é ecologicamente correta…ou não?
Cobiçada fibra de carbono
Material não biodegradável
Milhões, ou bilhões de anos para esse material se decompor
Triturar, reciclar e reaproveitar esse material também é um processo complexo e de custo elevado
O processo de cura da fibra de carbono em fornos de oxidação resultam em gases nocivos à saúde humana
Os resíduos, tanto da fabricação, como da recuperação de uma peça em fibra de carbono são tóxicos e poluentes
A fibra de carbono é um material ultra-resistente em força mecânica, mas não é perfeito
Como é fabricada?
A produção da fibra de carbono a partir de PAN pode ser dividida em cinco etapas:
Estiramento
Oxidação Carbonização Grafitização Aplicação do Epóxi
Acontecem praticamente em conjunto
Esse processo ocorre em temperatura
pouca alta, na faixa de 180 a 300°C
Temperaturas altíssimas, podendo chegar a 2000ºC
Temperaturas acima de 1800ºC
Resistente
Sustentação do material
Gerando estabilidade e aproximação entre as fibras
Torna mais durável
Produção das Fibras de Carbono
O processo de fabricação pode variar segundo o precursor utilizado
Características semelhantes àquelas encontradas no grafite1,
As fibras do material de partida são oxidadas a temperaturas próximas de 200
o
C
A temperatura é elevada a valores próximos de 1000
o
C para a carbonização do material em atmosfera inerte.
Em alguns casos, o material pode ser ainda aquecido a temperaturas próximas de 2000
o
C
O material precursor é inicialmente esticado, sendo posteriormente oxidado e carbonizado
A temperaturas superiores a 2200
o
C
Principais aplicações
Tendo em vista as várias qualidades da fibra de carbono
Indústria Aeronáutica: um dos materiais mais importantes na composição dos aviões
Indústria Aeroespacial: Foguetes e Satélites
Automobilismo: Na carroceria ou revestindo o exterior
Esportes: Bicicletas, raquetes, pranchas de snowboard, entre outros
Medicina: Próteses ósseas
Construção Civil: Reforçando estruturas
Koenigsegg Regera especial tem carroceria feita apenas de fibra de carbono
Sem resina epóxi ou tinta, modelo tem peças polidas e lixadas a mão e é aproximadamente
20 kg mais leve.
Grupo Volkswagen começa testar rodas de fibra de carbono
Análise crítica do reforço estrutural com polímero reforçado com fibra de
carbono em pilares de concreto armado submetidas à compressão: estudo
de caso
Ana Karla Brum Domiciano ; Elieza Alves Pena ; Elizeth Rodrigues Machado
Analisar através de um estudo de caso, a viabilidade da fibra de carbono em estruturas
submetidas à compressão
Concluindo, para o estudo de caso em questão, que o compósito com fibra de carbono não é
uma alternativa de reforço, devido à grande quantidade de camadas necessárias para resistir
à carga solicitante.