Quelle est la différence entre la fibre de carbone et le Kevlar ?

Qu'est-ce que la fibre de carbone ?

Les fibres de carbone sont de longs fils fins constitués principalement d'atomes de carbone liés entre eux dans des cristaux microscopiques.

Les cristaux sont alignés, ce qui les rend très solides. Ils sont ensuite torsadés ensemble, un peu comme le processus de production du coton, pour fabriquer du fil. Les fils sont ensuite tissés ensemble pour fabriquer un tissu en fibre de carbone. Il existe différents types de tissages pour la fibre de carbone :

Tissage uni : également connu sous le nom de haut/bas standard bidirectionnel, il est très facile à manipuler en raison du tissage serré.

Sergé : Motif diagonal de dessus et dessous C'est le motif en fibre de carbone le plus connu et il offre une forme plus ample que les motifs normaux, ce qui le rend plus adapté aux formes plus complexes.

Satin : le satin ressemble à une brique et provient de nombres supérieurs (généralement quatre ou huit) à inférieurs à un. Ce modèle n'est pas le plus facile à travailler, mais fonctionne mieux avec des courbes complexes.

Unidirectionnel : Comme son nom l'indique, tous les fils sont unidirectionnels. Il n'y a pas de tissage, généralement du fil est utilisé pour le maintenir ensemble, mais cela ne change pas la structure de la fibre de carbone. Idéal pour les moules qui sont sollicités dans un seul axe

Comment est fabriquée la fibre de carbone ?

Chaque fabricant de fibre de carbone a sa propre méthode de fabrication du matériau pour lui donner de la résistance ou des caractéristiques de vente esthétiques. En règle générale, cependant, toutes les fibres de carbone proviennent de polymères organiques, qui sont des chaînes moléculaires d'atomes de carbone maintenus ensemble.

Le processus de fabrication du PAN (polyacrylonitrile) représente environ 90 % de toute la fabrication de fibres de carbone et est divisé en cinq étapes :

Le polyacrylonitrile est mélangé à d'autres articles et transformé en fibres, qui sont ensuite étirées et nettoyées.

des produits chimiques sont ensuite ajoutés pour stabiliser

En ajoutant de la chaleur, les températures élevées aident à former des cristaux de carbone étroitement liés.

Les fibres sont oxydées pour améliorer les propriétés de liaison.

Enfin, les brins sont enrobés et enroulés en fils de différentes tailles. Avant que la fibre de carbone ne devienne un composite, un polymère est ajouté, et les fils et le polymère sont liés ensemble par la chaleur, la pression ou le vide pour former le composite.

Comme pour tout processus de fabrication, les matériaux utilisés créeront des qualités et des effets spécifiques dans la fibre de carbone, permettant des différences de classement et d'application.

Quels sont les avantages de la fibre de carbone ?

La fibre de carbone est connue pour sa légèreté et sa haute résistance, ce qui en fait un matériau composite avancé idéal dans les industries marine, automobile et aérospatiale. Les principaux avantages incluent :

Excellent rapport résistance/poids

haute résistance à la chaleur

Haute résistance aux produits chimiques/à la corrosion (lorsqu'il est utilisé avec la bonne résine)

Extrêmement flexible pour une grande variété d'applications

excellentes propriétés de fatigue

Convient à une variété de matériaux différents

conductivité électrique et thermique

A un faible coefficient de dilatation thermique

Quels sont les inconvénients de la fibre de carbone ?

Malgré ses nombreux avantages, la fibre de carbone est encore un matériau composite relativement nouveau, mais elle présente aussi quelques inconvénients :

Cher par rapport aux autres matériaux composites

La fabrication est plus intensive en main-d'œuvre

Actuellement non recyclable, la fibre de carbone est souvent utilisée à la place de l'acier ou de l'aluminium, qui sont tous deux des matériaux recyclables

Se fissurera/se brisera en cas de dépassement de sa capacité

S'il est endommagé, il doit être remplacé et non réparé comme les structures métalliques