La fibra di carbonio è esattamente ciò che sembra: la fibra di cui è fatta carbonio. Ma queste fibre sono solo una base. Quella che viene comunemente definita fibra di carbonio è un materiale costituito da filamenti molto sottili di atomi di carbonio. Quando legato insieme con resina polimerica plastica mediante calore, pressione o sotto vuoto a materiale composito è formato che è sia forte che leggero.
Proprio come stoffa, dighe di castori o una sedia in rattan, la forza della fibra di carbonio è nella trama. Più complessa è la trama, più resistente sarà il composito. È utile immaginare uno schermo metallico intrecciato con un altro schermo inclinato, e un altro con un angolo leggermente diverso, e così via, con ogni filo in ogni schermo fatto di fibra di carbonio filoni. Ora immagina questa rete di schermi imbevuti di plastica liquida, quindi pressati o riscaldati fino a quando il materiale non si fonde insieme. L'angolo della trama, così come il resina usato con la fibra, determinerà la resistenza del composito complessivo. La resina è più comunemente epossidica, ma può anche essere termoplastica, poliuretano,
vinil estere o poliestere.
In alternativa, uno stampo può essere colato e le fibre di carbonio applicate su di esso. Il composito in fibra di carbonio è quindi permesso di curare, spesso con un processo sotto vuoto. In questo metodo, lo stampo viene utilizzato per ottenere la forma desiderata. Questa tecnica è preferita per le forme semplici che sono necessarie su richiesta.
Il materiale in fibra di carbonio ha una vasta gamma di applicazioni, in quanto può essere formato a varie densità in forme e dimensioni illimitate. La fibra di carbonio è spesso modellata in tubi, tessuti e tessuti e può essere personalizzata in qualsiasi numero di parti e pezzi compositi.
Usi comuni di fibra di carbonio
- Componenti automobilistici di fascia alta
- Telai per biciclette
- Canne da pesca
- Suole di scarpe
- Mazze da baseball
- Custodie protettive per laptop e iPhone
Ulteriori usi esotici si possono trovare in:
- Aeronautica e industrie aerospaziali
- Industria petrolifera e del gas
- Veicoli aerei senza equipaggio
- satelliti
- Auto da corsa di Formula 1
Alcuni sostengono, tuttavia, che le possibilità per la fibra di carbonio sono limitate solo dalla domanda e dall'immaginazione del produttore. Ora è persino comune trovare la fibra di carbonio in:
- Strumenti musicali
- Mobilia
- Arte
- Elementi strutturali di edifici
- ponti
- Pale di turbine eoliche
Se si potesse dire che la fibra di carbonio abbia delle detrazioni, lo sarebbe costo di produzione. La fibra di carbonio non è facilmente prodotta in serie ed è quindi molto costosa. Una bicicletta in fibra di carbonio girerà facilmente in migliaia di dollari e il suo uso nell'automotive è ancora limitato alle auto da corsa esotiche. La fibra di carbonio è popolare in questi articoli e altri sono dovuti al suo rapporto peso-resistenza e alla sua resistenza alla fiamma, al punto che esiste un mercato per i sintetici che assomigliano alla fibra di carbonio. Tuttavia, le imitazioni sono spesso solo parzialmente in fibra di carbonio o semplicemente in plastica per assomigliare alla fibra di carbonio. Ciò si verifica spesso in involucri protettivi post-vendita per computer e altri piccoli dispositivi elettronici di consumo.
Il lato positivo è che le parti e i prodotti in fibra di carbonio, se non danneggiati, dureranno quasi letteralmente per sempre. Ciò li rende un buon investimento per i consumatori e mantiene anche i prodotti in circolazione. Ad esempio, se un consumatore non è disposto a pagare per un set di mazze da golf in fibra di carbonio nuove di zecca, è possibile che tali club vengano visualizzate sul mercato secondario utilizzato.
La fibra di carbonio è spesso confusa con lana di vetroe mentre ci sono somiglianze nella produzione e alcuni crossover nei prodotti finali come mobili e modanature di automobili, sono diversi. La vetroresina è a polimero che è rinforzato con fili intrecciati di vetro di silice piuttosto che di carbonio. I compositi in fibra di carbonio sono più resistenti, mentre la fibra di vetro ha maggiore flessibilità. Ed entrambi hanno varie composizioni chimiche che li rendono più adatti a diverse applicazioni.
Il riciclaggio della fibra di carbonio è molto difficile. L'unico metodo disponibile per il riciclaggio completo è un processo chiamato depolimerizzazione termica, in cui il prodotto in fibra di carbonio viene surriscaldato in una camera priva di ossigeno. Il carbonio liberato può quindi essere fissato e riutilizzato e qualsiasi materiale legante o rinforzato utilizzato (resina epossidica, vinile, ecc.) Viene bruciato. La fibra di carbonio può anche essere scomposta manualmente a temperature più basse, ma il materiale risultante sarà più debole a causa delle fibre accorciate e quindi probabilmente non verrà utilizzato nella sua forma ideale applicazione. Ad esempio, un grosso pezzo di tubo che non viene più utilizzato può essere suddiviso e le parti rimanenti utilizzate per involucri di computer, valigette o mobili.
La fibra di carbonio è un materiale incredibilmente utile utilizzato nei compositi e continuerà a crescere la quota di mercato manifatturiera. Man mano che vengono sviluppati più metodi per produrre compositi in fibra di carbonio in modo economico, il prezzo continuerà a scendere e più industrie trarranno vantaggio da questo materiale unico.