Fibra di carbonio: il re dei nuovi materiali

Introduzione alla fibra di carbonio


Fibra di carbonio È un nuovo tipo di materiale fibroso ad alta resistenza e alto modulo con un contenuto di carbonio superiore al 95%. Si tratta di un materiale di grafite microcristallina ottenuto sottoponendo fibre organiche, composte da cristalliti di grafite lamellari impilati e allineati lungo l'asse della fibra, a processi di carbonizzazione e grafitizzazione.

Fibra di carbonio È più leggero dell'alluminio ma più resistente dell'acciaio. Possiede caratteristiche quali resistenza alla corrosione, alto modulo elastico, bassa densità, assenza di scorrimento viscoso, eccellente conduttività elettrica e termica, resistenza a temperature ultra-elevate in ambienti non ossidanti e superiore resistenza alla fatica. Combinando le proprietà intrinseche dei materiali a base di carbonio con la morbidezza e la lavorabilità delle fibre tessili, è ampiamente utilizzato in settori quali difesa e militare, aerospaziale, attrezzature sportive, industria automobilistica, apparecchiature energetiche, dispositivi medici, macchine edili, trasporti e rinforzo strutturale. È un materiale strategico cruciale per lo sviluppo della difesa nazionale e dell'economia nazionale.

Classificazione della fibra di carbonio

Per materia prima: Le fibre di carbonio si suddividono principalmente in tre tipologie: a base di rayon, a base di pece e a base di poliacrilonitrile (PAN). Tra queste, la fibra di carbonio a base di PAN è la più promettente per la produzione di fibre di carbonio ad alte prestazioni grazie al suo semplice processo produttivo, ai costi inferiori, all'elevata resa di carbonizzazione e alle eccellenti proprietà meccaniche. Le fibre di carbonio prodotte a partire da PAN offrono le migliori prestazioni complessive, si basano su processi produttivi consolidati e semplici e vantano la più ampia gamma di applicazioni, i maggiori volumi di produzione e la più ampia varietà di tipologie; dominano il mercato globale, rappresentando oltre il 90% della produzione mondiale totale.
In base alle prestazioni: Le fibre di carbonio possono essere classificate in tipologie per uso generale, ad alta resistenza (GQ), ad alta resistenza/medio modulo (QZ), ad alto modulo (GM) e ad alta resistenza/alto modulo (QM). Grazie alla posizione dominante di Toray Industries nel settore, le sue denominazioni di prodotto sono diventate standard di settore. I prodotti sono generalmente suddivisi nelle serie "T" ad alta resistenza e "M" ad alto modulo (i modelli specifici sono elencati di seguito). Numeri più alti indicano gradi di prestazioni superiori e i gradi con una lettera come suffisso offrono prestazioni migliori rispetto a quelli senza (ad esempio, T300B è superiore a T300).
In base alla lunghezza del rimorchio: La fibra di carbonio si suddivide in varietà a filamento fine e a filamento grosso. La fibra di carbonio a filamento fine inizialmente era costituita principalmente da gradi 1K, 3K e 6K, prima di evolversi fino a includere 12K e 24K; viene utilizzata principalmente in settori ad alta tecnologia, come la difesa nazionale e l'industria aerospaziale (aerei, missili, razzi e satelliti), nonché in attrezzature sportive e per il tempo libero come attrezzatura da pesca, mazze da golf e racchette da tennis. La fibra di carbonio con un filamento di 48K o superiore, inclusi 48K, 60K e 80K, è generalmente classificata come fibra di carbonio a filamento grosso. Viene utilizzata principalmente in applicazioni industriali, in settori quali tessile, sanitario, elettromeccanico, ingegneria civile e costruzioni, trasporti ed energia.

Caratteristiche della fibra di carbonio