Fibra de carbono - atigo

Prévia do material em texto

FIBRA DE CARBONO 
CARBON FIBERS 
André Matheus dos Santos – andrematheusdarosa@outlook.com 
José Kozan Ribeiro Junior - jkozanribeirojunior@gmail.com 
RESUMO 
O presente artigo expõe conceitos sobre o material alcunhado como fibra de carbono 
e mostra algumas das suas vantagens em relação a certos metais e suas aplicações. 
Tendo em vista a amostragem de exemplos da sua aplicação. 
Palavras-chave: Fibra de Carbono, material, aplicação. 
ABSTRACT 
This article presents concepts about the material nicknamed as carbon fiber and 
shows some of its advantages in relation to certain metals and their applications. In 
order to sample examples of its application. 
1 – INTRODUÇÃO 
A fibra de carbono é composta por vários filamentos de 5 a 15 μm de diâmetros 
produzidos pela pirólise da Poliacrilonitrila, por conter um elevado modulo de 
elasticidade com uma estrutura de grafite tridimensional. Chamada também de fibra 
de grafite, ela possui características como baixa massa, alta elasticidade, resistência, 
amortecimento de vibrações, estabilidade dimensional (exceto a oxidação), são 
utilizadas para processos críticos onde se necessita reduzir massa sem ocorrer a 
perca resistência. [1] 
As fibras de carbono “possuem elevados valores de resistência à tração, módulo 
de elasticidade extremamente elevado e baixa massa, específica, comparadas com 
outros materiais de engenharia.” [1] 
1.1 - HISTÓRICO 
Em 1880 Thomas Edison ao criar fibras para filamentos em lâmpadas, utilizou 
a carbonização no bambu. Porem a substituída pelo tungstênio. Mas em 1950 na 
busca de novos materiais para a utilização na área da aeronáutica, ganharam um novo 
ponto de vista. Em meados de 1960, Shindo utilizou PAN, conseguiu ‘fibras 
carbonizadas e grafitadas com resistência à tração e módulo de Young de 750 Mpa e 
112 Gpa, respectivamente’. Houve uma crescente realização desta atividade nas 
décadas de 60 e 70, instigando na busca por pioneiros que conseguissem o 
rendimento e a qualidade na criação da fibra. [2] 
1.2 - CLASSIFICAÇÃO DA FIBRA E MANUFATURA 
Devido a suas várias características podem ser classificadas relação ao seu 
modulo, força a, precursores e temperatura de tratamento térmico. A Tabela - 1 mostra 
essa classificação de modo resumido 
mailto:jkozanribeirojunior@gmail.com
Para se conseguir a fibra podem ser utilizados diversos modos, alguns com 
mais passos porem se obtém algumas propriedades inerentes no final. Mas o 
processo básico consiste em fiação, termo estabilização e carbonização. 
Recentemente estão se desenvolvendo pesquisas para a criação de fibras de carbono 
com um preço mais acessível, incluem a geração de “filamentos de carbono pela 
deposição de carbono de gases, tais como monóxido de carbono, metano, ou benzeno 
sobre um metal catalisador”. [2] 
Tabela 1: Classificação e tipos de fibra de Carbono 
 
Fonte: 
https://www.researchgate.net/publication/276119356_Fibras_de_carbono_a_partir_de_lignina_uma_r
evisao_da_literatura?enrichId=rgreq-aa16c3a171e579b5cfecdae39af1de15-
XXX&enrichSource=Y292ZXJQYWdlOzI3NjExOTM1NjtBUzoyOTk0MTQ3NzUxODk1MDRAMTQ0OD
M5NzQ1MzA4Mw%3D%3D&el=1_x_2&_esc=publicationCoverPdf 
1.3 VANTAGENS E DESVANTAGENS 
 As utilizações de compósitos de matriz polimérica de grande desempenho são 
várias, como a capacidade de se adaptar a diversos estilos de layouts sem perdes 
sua característica de resistência e rigidez e fadiga, corrosão. Além da redução de 
custos por meio as montagens devido a redução do número de elementos incluídos 
em uma determinada peça. Sendo assim ela traz uma maior economia, já que se 
reduz peso, melhorando seu desempenho, redução de combustível e maior 
capacidade de carga no caso dos aviões. [3] 
 Entretanto a utilização destes materiais possui um preço relativamente maior, 
já que tem que se levar em conta o custo da matéria prima e seu custo fabricação 
podem variar dependendo da complexibilidade entre da peça 30% a 40%, corrosão 
ao ficar muito tempo em contato com materiais metálicos, degradação ao ficar em 
contato com ambientes que gerem umidade ou calor, necessita desenvolver uma 
proteção contra descargas elétricas, comparado com alguns metais ele possui baixa 
resistência contra impactos, possuem uma dificuldade maior para fazer reparos do 
que os metais. [3] 
 A fibra de carbono não é compatível com superfícies irregulares, baixa 
resistência aos raios ultravioleta, e pode ser sujeito a vandalismo. Os compósitos 
reforçados com fibra de carbono são muito pouco capazes de receber energia e logo 
tem comportamento inaceitável em relação a impactos. [4] 
1.4 EMPREGO DA FIBRA DE CARBONO 
 Os compósitos reforçados com fibra de carbono têm grande utilização na 
fabricação de materiais direcionados para esportes, produtos de pesca, de construção 
civil, indústria automotiva, próteses, fuselagem de aviões, instrumentos musicais, 
equipamentos radiológicos, maquinaria têxtil, entre outros. Nos últimos anos, sua 
demanda tem crescido gradativamente em decorrência de suas propriedades 
mecânicas. Podemos pegar como exemplo a indústria automobilística, que devido às 
exigências ambientais têm se desenvolvido automóveis que sejam menos poluentes 
e por consequência mais leves, uma excelente solução são os materiais compósitos 
com fibras de carbono. “Veículos 10% mais leves implicam uma economia de 6-8% 
quilômetros/galão.” [2] 
Tabela 2 - Algumas propriedades físicas e aplicações da fibra de carbono 
 
Fonte: 
https://www.researchgate.net/publication/276119356_Fibras_de_carbono_a_partir_de_lignina_uma_r
evisao_da_literatura?enrichId=rgreq-aa16c3a171e579b5cfecdae39af1de15-
XXX&enrichSource=Y292ZXJQYWdlOzI3NjExOTM1NjtBUzoyOTk0MTQ3NzUxODk1MDRAMTQ0OD
M5NzQ1MzA4Mw%3D%3D&el=1_x_2&_esc=publicationCoverPdf 
A fibra de carbono vem sendo muito utilizado no setor automobilístico e 
aeronáutico para redução de peso de veículos e nas resistências que o material 
proporciona. Atualmente a fibra de carbono vem sendo utilizado em elementos 
estruturais para reforçar pontes, tuneis, lajes e pilares, particularmente ambientes 
agressivos e sujeitos a ataques químicos. [4] 
Os aviões comerciais estão tendendo cada vez mais a utilizar a fibra de carbono 
devido à redução de peso e com isso um consumo menor de combustível “Segundo 
o Boeing a AERONAVE Boing 787 utiliza 50% de sua composição de fibra de carbono 
e com isso conseguiu fazer com que seu custo por milha baixa-se 12% comparado a 
aviões do mesmo porte, seu consumo caiu em 20% e sua resistência melhorou 
comparado ao seu modelo antigo. [4] 
2 – CONCLUSÃO 
De tal modo, podemos concluir que a fibra de carbono é um ótimo material para 
reforço de estruturas, tendo em vista a sua capacidade de resistência, elasticidade, e 
por ser muito leve em comparação a outros materiais. Entretanto ao ser realizada a 
pesquisa a respeito dos compostos da fibra de carbono, ficou evidente que o material 
em si não é adequado na utilização em superfícies irregulares, em contato com 
ambientes úmidos ou que gerem calor. 
3 – REFERÊNCIAS 
[1] LEBRÃO, G, W. Fibra de Carbono. Disponível em: <: 
https://maua.br/files/artigos/artigo-fibra-de-carbono-prof.-guilherme.pdf>. Acessado 
em 19 de novembro de 2018. 
 
[2] SOUTO,F. CALADO, V. JUNIOR, N, P. Fibras de carbono a partir de lignina: 
uma revisão da literatura. Disponível em: < 
https://www.researchgate.net/publication/276119356_Fibras_de_carbono_a_partir_d
e_lignina_uma_revisao_da_literatura>. Acessado em 20 de novembro. 
[3] LEITE, V, R. Estado da arte dos materiais compósitos na indústria 
aeronáutica. Disponível em:< 
http://revistas.unitau.br/ojs/index.php/exatas/article/view/2014/1418>. Acessado em 
20 de novembro de 2018. 
[4] TORRES, M. A. S. Aplicação de Fibra de Carbono na Indústria Aeronáutica. 
Disponível em:< http://engenhariafeg.com.br/2011/seminarios/a2/a2.pdf>. Acessado 
em 20 de novembro de 2018. 
 
https://maua.br/files/artigos/artigo-fibra-de-carbono-prof.-guilherme.pdfhttps://www.researchgate.net/publication/276119356_Fibras_de_carbono_a_partir_de_lignina_uma_revisao_da_literatura
https://www.researchgate.net/publication/276119356_Fibras_de_carbono_a_partir_de_lignina_uma_revisao_da_literatura
http://revistas.unitau.br/ojs/index.php/exatas/article/view/2014/1418
http://engenhariafeg.com.br/2011/seminarios/a2/a2.pdf