FIBRA DE FIBRA DE CARBONICARBONI

Ramon Buj ValverdeRamon Buj Valverde1º Batx1º BatxGrup 12Grup 12

Carles PlanuchCarles Planuch

HISTÒRIAHISTÒRIA

Les primeres fibres de carboni utilitzades industrialment Les primeres fibres de carboni utilitzades industrialment són gràcies a són gràcies a EdisonEdison, el qual va preparar fibres de carboni , el qual va preparar fibres de carboni per per carbonitzaciócarbonització de filaments de fibres de bambú i van de filaments de fibres de bambú i van ser utilitzades en la preparació de filaments per a llums ser utilitzades en la preparació de filaments per a llums incandescentsincandescents. Amb posterioritat caldria esperar fins a . Amb posterioritat caldria esperar fins a 1960 fins que 1960 fins que UnionUnion CarbideCarbide desenvolupant un desenvolupant un procediment industrial d'obtenció de fibres contínues de procediment industrial d'obtenció de fibres contínues de carboni d'alt mòdul de carboni d'alt mòdul de YoungYoung a partir de fibres de carbó. a partir de fibres de carbó. En el 1966 les fibres de carboni d'alt mòdul i tensió de En el 1966 les fibres de carboni d'alt mòdul i tensió de ruptura van ser obtingudes a partir de fibres de PA (ruptura van ser obtingudes a partir de fibres de PA (poliacrilonitrilpoliacrilonitril). En aquesta època també es van ). En aquesta època també es van desenvolupar FC obtingudes a parir del carbó i petroli i de desenvolupar FC obtingudes a parir del carbó i petroli i de resines resines fenòliquesfenòliques, no obstant això, aquestes FC , no obstant això, aquestes FC presenten propietats mecàniques inferiors i es presenten propietats mecàniques inferiors i es comercialitzen com fibres de carboni d'ús general. En els comercialitzen com fibres de carboni d'ús general. En els anys 1980s es preparen FC a partir de transformar-se en anys 1980s es preparen FC a partir de transformar-se en alt mòdul, que s'utilitzen en un nombre limitat alt mòdul, que s'utilitzen en un nombre limitat d'aplicacions que requereixen fibres de molt altes d'aplicacions que requereixen fibres de molt altes prestacions.prestacions.

OBTENCIÓOBTENCIÓ FC s'obtenen per FC s'obtenen per carbonitzaciócarbonització (1200–1400 C) de fibres orgàniques naturals o (1200–1400 C) de fibres orgàniques naturals o

sintètiques. En la majoria dels casos, les fibres de carboni continuen com carbó sintètiques. En la majoria dels casos, les fibres de carboni continuen com carbó no grafit. Per tant en terme de fibres de grafit solament està justificat quan les no grafit. Per tant en terme de fibres de grafit solament està justificat quan les fibres de carboni han estat sotmeses a un tractament tèrmic de fibres de carboni han estat sotmeses a un tractament tèrmic de grafititzacionsgrafititzacions (2000–3000 ºC) que els confereix un ordre cristal·lí tridimensional que pot (2000–3000 ºC) que els confereix un ordre cristal·lí tridimensional que pot observar mitjançant la projecció de RAJOS X. Per a obtenir fibres de carboni observar mitjançant la projecció de RAJOS X. Per a obtenir fibres de carboni d'altes prestacions, fibres de carboni conductores o fibres de grafit és necessari d'altes prestacions, fibres de carboni conductores o fibres de grafit és necessari sotmetre les FC a tractaments tèrmics addicionals a temperatures que poden sotmetre les FC a tractaments tèrmics addicionals a temperatures que poden estar entre els 2000 i els 3000 ºC estar entre els 2000 i els 3000 ºC

Atenent a les seves propietats mecàniques les FC poden classificar-se enAtenent a les seves propietats mecàniques les FC poden classificar-se en: :

-Fibres d'ultra alt mòdul. -Fibres d'ultra alt mòdul. -Fibres d'alt mòdul (-Fibres d'alt mòdul (HMHM). ). -Fibres d'alta força (-Fibres d'alta força (HTHT). ). -Fibres de mòdul intermedi (-Fibres de mòdul intermedi (IMIM). ). -Fibres de baix mòdul. -Fibres de baix mòdul.

En relació als precursors utilitzats per a l'obtenció de FC les més importants sónEn relació als precursors utilitzats per a l'obtenció de FC les més importants són: :

-Fibres de carboni a partir de -Fibres de carboni a partir de rayónrayón; ; -Fibres de carboni a partir de PA, -Fibres de carboni a partir de PA,

PROPIETATSPROPIETATS Un filament de carboni de 6 μm de diàmetre, comparat amb un cabell humà Un filament de carboni de 6 μm de diàmetre, comparat amb un cabell humà

Cada filament de carboni és la unió de molts milers de filaments de carboni. Un filament és Cada filament de carboni és la unió de molts milers de filaments de carboni. Un filament és un fi tub amb un diàmetre de–5 8 un fi tub amb un diàmetre de–5 8 micròmetresmicròmetres i consisteix majorment de carboni. i consisteix majorment de carboni. regularment. regularment.

Les unions químiques entre les fulles és relativament feble, donant-los al grafit la seva Les unions químiques entre les fulles és relativament feble, donant-los al grafit la seva lluentor característics. La fibra de carboni és un material diferent: les fulles d'àtoms de lluentor característics. La fibra de carboni és un material diferent: les fulles d'àtoms de carboni estan ‘’azarosamente foliadas’’, o atapeïdes, juntes. carboni estan ‘’azarosamente foliadas’’, o atapeïdes, juntes.

La densitat de la fibra de carboni és de 1.750 kg/m3. És dielèctric i de baixa conductivitat La densitat de la fibra de carboni és de 1.750 kg/m3. És dielèctric i de baixa conductivitat tèrmica. A l'escalfar-se, un filament de carboni es fa més gruixut i curt. tèrmica. A l'escalfar-se, un filament de carboni es fa més gruixut i curt. Naturalment les fibres de carboni són negres, però recentment hi ha disponible fibra Naturalment les fibres de carboni són negres, però recentment hi ha disponible fibra acolorida. acolorida. La seva densitat lineal (massa per unitat de longitud, amb la unitat: 1*tex = 1 g/1000 m) o La seva densitat lineal (massa per unitat de longitud, amb la unitat: 1*tex = 1 g/1000 m) o pel nombre de filaments per iarda, en milers. pel nombre de filaments per iarda, en milers.

Les propietats principals característiques d'aquest material compost sónLes propietats principals característiques d'aquest material compost són: :

-Elevada resistència mecànica, amb un mòdul d'elasticitat elevat. -Elevada resistència mecànica, amb un mòdul d'elasticitat elevat.

-Baixa densitat, en comparació d'altres elements com per exemple l'acer. -Baixa densitat, en comparació d'altres elements com per exemple l'acer.

-Elevat preu de producció. -Elevat preu de producció.

-Resistència a agents externs. -Resistència a agents externs.

-Gran capacitat d'aïllament tèrmic. -Gran capacitat d'aïllament tèrmic.

Resisteix a les variacions de temperatura, conservant la seva forma, i té molt bones Resisteix a les variacions de temperatura, conservant la seva forma, i té molt bones propietats ignífugues.propietats ignífugues.

APLICACIONSAPLICACIONSCom es pot apreciar a la fotografia de moltes funcions, des de l’aviació fins a Com es pot apreciar a la fotografia de moltes funcions, des de l’aviació fins a

una bicicleta que podem veure per el carrer.una bicicleta que podem veure per el carrer.

CONCLUSIÓCONCLUSIÓ

Com hem pogut veure a la presentació, la fibra de carboni és un Com hem pogut veure a la presentació, la fibra de carboni és un material relativament nou, només té uns cent anys.material relativament nou, només té uns cent anys.

Bàsicament les seves aplicacions mes important són al món de Bàsicament les seves aplicacions mes important són al món de l`aviació, l´automovilisme i construccions.l`aviació, l´automovilisme i construccions.