O que é fibra de carbono? Preço e propriedades!

Em Produtos curiosos por André M. Coelho

Durante o último século, o aço foi o material predominante na fabricação das mais diversas máquinas e estruturas. Não é difícil ver por que isso acontece: o aço é relativamente barato, abundante e fácil de ser moldado em formas um pouco complexas que podem ser reparadas com ferramentas principalmente básicas. Recentemente, porém, vimos um aumento nas quantidades de materiais alternativos utilizados nas diversas indústrias. O material mais popular próximo ao aço seria alumínio, que é leve e pode ser feito forte o suficiente para uso em estruturas que vão sofrer muito abuso e uso. Por outro lado, é preciso muito mais energia para produzir e não é tão fácil de trabalhar quanto o aço. Que outras alternativas existem? A fibra de carbono, é caro. Mas por que a fibra de carbono está ganhando o mercado e impressionando por suas propriedades?

Fibra de carbono: propriedades

Você certamente já ouviu falar deste material , que certamente tem uma aparência reconhecível em várias indústrias, principalmente no ramo automotivo. Suas propriedades são o que atraem tantas pessoas para seu uso: a fibra de carbono é leve, forte e pode ser moldada em todos os tipos de formas interessantes. Além disso, sua aparência também é interessante para aplicações estéticas.

Fibra de carbono: fabricação

A fibra de carbono é um material constituído por fibras extremamente finas com cerca de 0,005 a 0,010 mm de diâmetro e compostas principalmente de átomos de carbono. Os átomos de carbono são ligados uns aos outros em cristais microscópicos que estão mais ou menos alinhados paralelamente ao eixo longo da fibra. Vários milhares de fibras de carbono são torcidos juntos para formar um fio, que pode ser usado individualmente ou tecido em uma malha. Pense em um pedaço de tecido normal. Da mesma forma que tecido é costurado, finos fios de carbono quase puro são torcidos em fios e, em seguida, em tecidos. O que é feito com esse tecido?

Folhas de tecido de fibra de carbono são postas em camadas de uma forma específica, geralmente à mão usando um molde complexo, e um polímero é aplicado que liga o tecido de fibra de carbono em conjunto. Frequentemente esse polímero é um epóxi que endurece através de aquecimento, pressão ou ambos. Depois que a peça está completamente curada, ela é removida do molde e está pronta para uso.

As propriedades incríveis da fibra de carbono fizeram desse material preferido para diversas aplicações na indústria. (Foto: www.bicycling.com)

Fibra de carbono: resistência e propriedades mecânicas que impressionam

Peças moldadas com fibra de carbono são inerentemente leves e fortes. Isso é perfeito para carros e caminhões, assim como aviões, barcos, bicicletas, construção civil, e maquinário industrial, pois permite uma estrutura que é segura, tem boa dinâmica de funcionamento e é significativamente mais leve do que a mesma peça de aço ou alumínio. Por que isso é importante? Por exemplo, um automóvel leve pode fazer uso de um motor menos potente e, portanto, tende a obter um consumo de combustível muito melhor. O mesmo vale para motores mais leves. Na construção civil, o uso da fibra de carbono pode acabar com problemas causados pela ferrugem e também ajudar na economia de materiais por ser aplicada com técnicas diferentes.

Fibra de carbono na construção civil

Na construção civil, a fibra de carbono merece um destaque especial, pois sua aplicação está se expandindo rapidamente. O uso de reforços com fibra de carbono possibilitam o aumento da capacidade de suporte das vigas e lajes. Isso permite também um aumento da sobrecarga da estrutura para suportar diversas aplicações em uma mesma construção. Esses reforços podem ser aplicados em pontes, estruturas que não poderiam ser reforçadas previamente, entre muitas outras aplicações possíveis estruturais na construção civil.

Então por que ainda não vemos a fibra de carbono por todos os lugares?

Bem, não é assim tão simples. A fibra de carbono é forte e leve, mas também é cara e leva muito mais tempo para moldar em peças utilizáveis do que a maioria dos outros materiais concorrentes. Além disso, enquanto o aço e, por vezes, o alumínio podem ser remodelados e reparados após danos, isso não é verdade para a fibra de carbono, que pode falhar quando finalmente for empurrada para além dos seus limites. Quando danificada, a fibra de carbono pode lascar em um número grande de pequenos pedaços afiados e perigosos que não podem ser facilmente juntados para refazer uma peça estragada. Finalmente, quando chega a hora de substituir as peças ou estruturas de fibras de carbono, há uma série de passos relativamente simples que podem ser tomados para reciclar plástico, aço e alumínio. A fibra de carbono, porém, não é tão facilmente reciclada e reutilizada em novas peças.

https://youtu.be/Ds7nFEyBKBU

Fibra de carbono: preço

O preço da fibra de carbono varia muito. Pode ser encontrada em películas, mantas, ou até placas. A espessura também influencia no preço da fibra de carbono. Uma placa com 1 mm de espessura, 390 mm de comprimento e 250 mm de largura pode começar custando 16% do salário mínimo. Coloque a espessura de 3 mm, e a mesma placa passa a custar 30% do salário mínimo. Já um rolo de 16 mm de diâmetro e 50 cm de comprimento custa cerca de 8% do valor do salário mínimo.

Qual o futuro da fibra de carbono?

Essa é a pergunta é bem difícil de responde. Certamente parece provável que a fibra de carbono vai continuar a ser usada para fazer veículos e equipamento de alto desempenho. Dito isto, provavelmente ainda estamos a alguns anos de ver veículos, maquinários e estruturas produzidos em massa e vendidos a preços mais acessíveis. Enquanto isso, continuamos a olhar para a frente a novos avanços na tecnologia para reduzir o custo e o tempo associados com a criação de peças de alta qualidade com a fibra de carbono, juntamente com todos os novos materiais que podem ajudar a reduzir o peso de estruturas e máquinas que usamos no dia a dia.

Você conhece a fibra de carbono? Já usa no dia a dia ou é um material para o qual você não vê utilidade ainda?

Sobre o autor

Engenheiro eletricista, André sempre foi interessado em novas tecnologias. Na primeira década dos anos 2000, atuou como consultor tecnológico em empresas, ajudando as empresas a escolherem as melhores tecnologias para suas necessidades. Desde então, continuou estudando o assunto e hoje compartilha o que aprendeu e continua aprendendo através do site Tecnologia É.

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