20 de lucruri pe care nu le stiai despre... FIBRA DE CARBON

Stiati ca doar 1% din productia totala de fibra de carbon ajunge in industria auto? Aceasta si alte 19 de curiozitati, intr-un nou episod al seriei "Stiati ca..."

Fibra de carbon este un material care reuseste sa atraga. Stim cu totii ca fibra de carbon este usoara si ca ea este utilizata la fabricarea unor parti ale masinilor de performanta, ale avioanelor si ale navelor spatiale. Insa materialul inventat acum mai putin de patru decenii are o multime de secrete.

1. Fibra de carbon a fost inventata in anii '70, in incercarea de a crea materiale brute alternative. Aceasta este realizata din fibre derivate din procesarea petrolului si contine 85% carbon. Fibra de carbon este realizata din filamente de carbon impletite. Atunci cand a fost inventata fibra de carbon, un singur filament de carbon al acesteia avea un diametru intre 7-8 micrometri. Acum, diametrul fibrei de carbon moderne este de aproximativ cinci micrometri.

2. Inventatorul fibrei de carbon este Doctorul Roger Bacon. Fizicianul britanic considera ca el nu a descoperit nanotuburile fibrei de carbon, ci doar materialul rezultat in urma prelucrarii acestora.

3. Rolls-Royce a fost foarte aproape de a fi singura companie care produce fibra de carbon la nivel mondial. Patentul a fost vandut catre trei companii, iar Rolls-Royce a incercat sa obtina monopolul de fabricare al acestui produs. Din nefericire pentru britanici, planurile Rolls-Royce de a construi pale de elice pentru motoarele avioanelor s-a dovedit a fi lipsit de succes. Palele fabricate din prima generatie de fibra de carbon erau extrem de vulnerabile la loviturile cu pasarile zburatoare.

4. Astazi, trei companii japoneze aduna nu mai putin de 70% din productia totala de fibra de carbon la nivel global: Toray Industries Inc., Teijin Ltd. si Mitsubishi Rayon Co. In total, doar 11 companii produc fibra de carbon in intreaga lume.

5. Doar 1% din productia totala de fibra de carbon este utilizata in industria auto.

6. Cel mai mare procent ii apartine industriei aerospatiale. Totusi, ponderea domeniului aerospatial in industria fibrei de carbon a scazut cu 10% in patru ani, in timp ce piata fibrei de carbon a crescut cu 25% in timpul acestei perioade.

7. In primii ani dupa descoperirea materialului, un kilogram de fibra de carbon costa 20 milioane de dolari. Astazi, desi pretul sau a scazut enorm, fibra de carbon costa de 30 de ori mai mult decat otelul.

8. In momentul in care fibra de carbon ar ajunge la un pret care ii va facilita intrarea in modele de serie, masa acestora ar scadea cu cel putin 50%.

9. Fibrele de carbon sunt materiale paradoxale: au proprietati similare cu ale azbestului, insa structura lor atomica este similara cu cea a grafitului.

10. Pentru a realiza un element din fibra de carbon, tesatura de fibra (asemanatoare ca aspect cu o tesatura apretata din in) este impletita in diferite moduri si apoi se aplica o rasina pe aceasta. Materialul obtinut este pus in matrite si este dus intr-o autoclava pentru a fi incalzit. Temperatura din autoclava urca treptat de la 200-300 grade Celsius, pana la 1300 grade Celsius – in ultima faza. Acest proces elimina azot si hidrogen.

11. Elementele simple din fibra de carbon – cele care nu au forme complexe - pot fi fabricate cu ajutorul unui utilaj cu vacuum. Bineinteles, rasina epoxidica si matritele sunt inca folosite, iar temperatura si umiditatea din acest utilaj sunt controlate pentru a obtine un produs corespunzator.

12. Exista fibra de carbon facuta cu materiale de calitate inferioara. Pentru a fabrica elemente din fibra de carbon, tesatura de carbon trebuie sa fie imbibata cu o rasina. Cea mai ieftina optiune este rasina din poliester, pe cand varianta optima este rasina epoxidica. Piesele fabricate din fibra de carbon cu rasina din poliester vor avea o reflexie albastruie si pot sa sufere crapaturi ulterioare. De obicei, rasina din poliester este utilizata la fabricarea pieselor contrafacute din fibra de carbon.

13. Rezistenta materialului este obtinuta prin numarul de straturi de fibra de carbon folosite. Marea majoritate a producatorilor de elemente low-cost din fibra de carbon folosesc unu sau doua straturi de fibra de carbon, care sunt aplicate unui element din fibra de sticla. Companiile premium care fabrica produse din fibra de carbon folosesc doua sau trei straturi de fibra de carbon la produsele lor. Marginile si colturile sunt sigilate cu ajutorul unui element denumit Avio-fiber, acesta fiind la randul sau o fibra, insa provenita din matase.

14. O janta din fibra de carbon cu diametrul de 17 inch cantareste aproximativ 2.8 kilograme si are un pret de circa 3000 de euro. Pe langa aspectul inedit si masa redusa, aceste jante nu pot fi distruse cu usurinta si au o rezistenta structurala deosebita, care permite folosirea unor dimensiuni neobisnuite.

15. Spre deosebire de metale, fibra de carbon nu poate fi descompusa termic in aer liber. Fibra de carbon poate fi descompusa prin metode termice doar intr-un mediu lipsit de oxigen.

16. Fibra de carbon are o durata de viata comparabila cu cea a aliajelor din aluminiu si nu are o limita de anduranta in materie de reciclare. Mai exact, fibra de carbon poate fi reciclata de nenumarate ori.

17. Fibra de carbon poate fi reciclata prin tocare, dar acest proces scurteaza fibrele din interiorul materialului si totodata micsoreaza durata de viata si rezistenta pieselor. Reciclarea fibrei de carbon prin tocare este comparabila cu reciclarea hartiei prin aceeasi metoda. Desi este mai slaba decat a plecat prima data din fabrica, fibra de carbon reciclata prin tocare poate fi folosita pentru elemente de consum cum ar fi laptop-urile si ochelarii, deoarece acestea nu necesita o rezistenta materiala extrema.

18. In anul 2009 se va produce de trei ori mai multa fibra de carbon decat in anul 2004. Specialistii in industrie estimeaza ca se vor fi produse 68 de milioane de kilograme de fibra de carbon in decursul acestui an.

19. Desi este similara cu azbestul in unele privinte, fibra de carbon in starea prezenta in comert nu este daunatoare pentru sanatatea omului. Nici macar pudra de fibra de carbon inhalata in cantitati mici nu provoaca afectiuni. In schimb, expunerea indelungata la filamente de carbon fara protectia corespunzatoare poate provoca anumite afectiuni pulmonare. Efectele negative ale fabricarii manuale de fibra de carbon sunt similare cu cele ale fabricarii fibrei de sticla, deoarece sunt folosite rasini epoxidice, acestea daunand sanatatii.

20. Obiectele de uz personal la productia carora este utilizata fibra de carbon sunt rare si sunt considerate high-end, pretul lor fiind pe masura. Dintre acestea enumeram: crosele de golf, scaunele cu rotile, unditele, rachetele de tenis, caiacele, canoele si vaslele sportive, arcurile si sagetile sportive, echipamentele foto sau palele morilor de vant. Printre utilizarile mai putin obisnuite ale fibrei de carbon se numara inelele, piesele de table si sah, pixurile, pantofii sport, bolurile pentru caini si bricegele.