2024 Autor: Howard Calhoun | [email protected]. Última modificação: 2023-12-17 10:38
Indústrias avançadas e construção recentemente dominaram muitas tecnologias fundamentalmente novas, a maioria das quais está associada a materiais inovadores. Um usuário comum pode notar a manifestação desse processo no exemplo de materiais de construção com a inclusão de compósitos. Também na indústria automotiva, estão sendo introduzidos elementos de carbono que aumentam o desempenho dos carros esportivos. E isso não é todas as áreas em que a fibra de carbono é usada. A base para este componente são as fibras de carbono, cuja foto é apresentada abaixo. Na verdade, a singularidade e distribuição ativa dos compósitos de nova geração reside nas qualidades técnicas e físicas insuperáveis.
Tecnologia de produção
Para a produção do material, são utilizadas matérias-primas na forma de fibras naturais ou químicas de origem orgânica. Além disso, como resultado de um processamento especial, apenas átomos de carbono permanecem da peça original. A principal força de influência é a temperatura. O processo tecnológico envolve a implementação de várias etapas de tratamento térmico. No primeiro estágio, a estrutura primária é oxidada sob condições de temperatura de até 250°C. No próximoNa etapa, a produção de fibras de carbono passa pelo procedimento de carbonização, em que o material é aquecido em um ambiente de nitrogênio em altas temperaturas até 1500 °C. Assim, uma estrutura semelhante à grafite é formada. Todo o processo de fabricação é completado por um tratamento final na forma de grafitização a 3000 °C. Nesta fase, o teor de carbono puro nas fibras chega a 99%.
Onde a fibra de carbono é usada?
Se nos primeiros anos de popularização o material era utilizado exclusivamente em áreas altamente especializadas, hoje há uma expansão da produção em que essa fibra química é utilizada. O material é bastante plástico e heterogêneo em termos de possibilidades de exploração. Com grande probabilidade, o escopo de tais fibras se expandirá, mas hoje os tipos básicos de apresentação de materiais no mercado tomaram forma. Em particular, podemos destacar a indústria da construção, medicina, fabricação de engenharia elétrica, eletrodomésticos, etc. Quanto às áreas especializadas, o uso de fibras de carbono ainda é relevante para fabricantes de equipamentos aeronáuticos, eletrodos médicos e materiais absorventes de radar.
Formas de produção
Em primeiro lugar, trata-se de produtos têxteis resistentes ao calor, entre os quais podemos distinguir tecidos, fios, malhas, feltros, etc. Uma orientação mais tecnológica é a fabricação de compósitos. Talvez este seja o segmento mais amplo em que a fibra de carbono está representada como base de produtos para produção em série. Produção. Em particular, são rolamentos, unidades resistentes ao calor, peças e vários elementos que operam em ambientes agressivos. Principalmente os compósitos são voltados para o mercado automotivo, porém, a indústria da construção também está bastante disposta a considerar novas propostas dos fabricantes dessa fibra química.
Propriedades do material
As especificidades da tecnologia de obtenção do material marcaram o desempenho das fibras. Como resultado, a alta estabilidade térmica tornou-se a principal característica distintiva da estrutura de tais produtos. Além dos efeitos térmicos, o material também é resistente a ambientes químicos agressivos. É verdade que, se o oxigênio estiver presente durante o processo de oxidação quando aquecido, isso terá um efeito prejudicial nas fibras. Mas a resistência mecânica da fibra de carbono pode competir com muitos materiais tradicionais que são considerados duros e resistentes a danos. Esta qualidade é especialmente pronunciada em produtos de carbono. Outra propriedade que está em demanda entre os tecnólogos de diversos produtos é a capacidade de absorção. Devido à superfície ativa, esta fibra pode ser considerada como um sistema catalítico eficiente.
Produtores
Os líderes do segmento são empresas americanas, japonesas e alemãs. As tecnologias russas nesta área praticamente não se desenvolveram nos últimos anos e ainda são baseadas nos desenvolvimentos da era soviética. Até hoje, metadeAs fibras produzidas no mundo são contabilizadas pelas empresas japonesas Mitsubishi, Kureha, Teijin, entre outras, a outra parte é dividida entre alemães e americanos. Por exemplo, o lado dos EUA é Cytec, e na Alemanha a fibra de carbono é produzida pela SGL. Há pouco tempo, a empresa taiwanesa Formosa Plastics entrou na lista dos líderes nessa área. Quanto à produção nacional, apenas duas empresas estão envolvidas no desenvolvimento de compósitos - Argon e Khimvolokno. Ao mesmo tempo, empreendedores bielorrussos e ucranianos fizeram conquistas significativas nos últimos anos, dominando novos nichos para o uso comercial de fibra de carbono.
O futuro das fibras de carbono
Como alguns tipos de PRFC permitirão em breve a produção de produtos que podem manter sua estrutura original por milhões de anos, muitos especialistas prevêem uma superprodução desses produtos. Apesar disso, as empresas interessadas continuam a competir por atualizações tecnológicas. E isso é amplamente justificado, pois as propriedades das fibras de carbono são uma ordem de grandeza superiores às dos materiais tradicionais. Basta lembrar a força e a resistência ao calor. Com base nessas vantagens, os desenvolvedores estão explorando novas áreas de desenvolvimento. A introdução do material, muito provavelmente, abrangerá não apenas áreas especializadas, mas também áreas próximas ao consumidor de massa. Por exemplo, elementos comuns de plástico, alumínio e madeira podem ser substituídos por fibra de carbono, que superará os materiais convencionais em várias qualidades de desempenho.
Conclusão
Muitos fatores impedem a adoção generalizada de fibras sintéticas inovadoras. Um dos mais significativos é o alto custo. Como a fibra de carbono requer o uso de equipamentos de alta tecnologia para fabricação, nem todas as empresas podem obtê-la. Mas isso não é o mais importante. O fato é que nem todos os fabricantes estão interessados em mudanças tão radicais na qualidade do produto. Assim, enquanto aumenta a durabilidade de um elemento da infraestrutura, o fabricante nem sempre pode realizar uma atualização semelhante em componentes adjacentes. O resultado é um desequilíbrio que anula todas as conquistas das novas tecnologias.
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