Le fibre di carbonio sono compositi filamentosi composti per oltre il 90% da carbonio e filamenti da 5 a 15 µm di diametro. Un composito si forma unendo insieme alcuni materiali non solubili per formare un prodotto di qualità migliore rispetto agli originali. Le fibre sono unite tra loro da un polimero chiamato matrice (resina), che funziona come una sorta di collante, che lega le fibre sotto forma di fili, dà forma al materiale e distribuisce la forza all'interno del set.
Confronto di capelli (da in alto a sinistra a in basso a destra) con fibra di carbonio[1]
La fabbricazione delle fibre di carbonio viene solitamente effettuata attraverso il pirolisi fibre plastiche controllate, ovvero queste fibre sono sottoposte ad alte temperature (oltre 800 ºC) e questo materiale viene decomposto e convertito in un materiale carbonioso solido. Il materiale più attualmente utilizzato per la produzione di fibre di carbonio è il poliacrilonitrile (PADELLA, chiamato anche orlon,acrilico e tesoro), un polimero di addizione formato da successive aggiunte di monomeri di acrilonitrile:
Le fibre di carbonio possono anche essere prodotte dalla pirolisi di catrame o da rayon.
Il primo a produrre intenzionalmente filamenti di carbonio è stato Thomas Edison, nel 1878, tramite la pirolisi del cotone, da utilizzare nei filamenti delle lampade ad incandescenza. Tuttavia, la produzione di fibre di carbonio commerciali è iniziata solo nel 1950 e da allora sono state fatte molte ricerche per migliorare la qualità di questo materiale.
Tra le principali proprietà delle fibre di carbonio ci sono: elevata resistenza alla trazione, modulo di elasticità massa specifica estremamente elevata, bassa, buona resistenza elettrica e termica, nonché inerzia chimica, tranne ossidazione.
Poiché è così forte e leggero allo stesso tempo, le fibre di carbonio sono un materiale versatile con ampia applicazione, ampiamente utilizzato nella produzione di veicoli spaziali, in componenti strutturali sottoposti ad alte temperature, come componenti di aeroplani e turbine a razzo, nell'industria automobilistica, in apparecchiature utilizzate in tecniche elettroanalitiche, in parti di biciclette, nonché in beni di consumo, come telefoni cellulari, scarpe, mobili, elettrodomestici, dispositivi medici, sportivi e cure odontoiatriche.
Esistono più di 100 diversi tipi di fibre di carbonio e, per ogni applicazione, è necessario selezionare quella più conveniente, in base alle sue proprietà. Purtroppo il Brasile produce molto poco di questo composto, i paesi che più dominano in questo campo sono il Giappone e la Germania.
* Crediti per le immagini:
[1]: Immagine tratta da: Wikimedia Commons;
[2]: Autore: Giordano Tan /Fonte:Shutterstock.com
di Jennifer Fogaça
Laureato in Chimica
