Quelle est la différence entre la fibre de carbone et le Kevlar® ?
Jul 13, 2024
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QU'EST-CE QUE LA FIBRE DE CARBONE ?
La fibre de carbone est constituée de longs brins fins constitués principalement d'atomes de carbone liés entre eux dans des cristaux microscopiques.
Le cristal est aligné, ce qui les rend incroyablement résistants. Ils sont ensuite torsadés ensemble, de manière très similaire au processus de production du coton, pour former du fil. Le fil est ensuite tissé pour créer du tissu en fibre de carbone. Il existe différents types de tissage pour les fibres de carbone :
Plaine:Également connu sous le nom de standard bidirectionnel dessus/dessous très facile à manipuler, en raison d'un tissage serré.
Sergé:Motif diagonal de dessus-dessus et dessous-dessous C'est le motif de fibre de carbone le plus reconnaissable et offre une forme plus lâche qu'un design simple, ce qui le rend meilleur pour les formes plus complexes.
Satin:Le satin a une ressemblance avec la brique qui vient d'un certain nombre de sur-surplus (typiquement quatre ou huit) et d'un sous-plus. Le motif n'est pas le plus facile à travailler et est mieux adapté aux courbes complexes.
Unidirectionnel:Comme son nom l'indique, tout le fil est unidirectionnel. Il n'y a pas de tissage et il est souvent maintenu par un fil, bien que cela ne modifie pas la structure de la fibre de carbone. Il est particulièrement adapté aux moules dont la force n'agit que sur un seul axe.
COMMENT EST FABRIQUÉE LA FIBRE DE CARBONE ?
Chaque fabricant de fibre de carbone a sa propre façon de fabriquer le matériau pour lui conférer sa résistance ou ses caractéristiques esthétiques. Cependant, en règle générale, toutes les fibres de carbone proviennent de polymères organiques, qui sont des chaînes de molécules maintenues ensemble par des atomes de carbone.
Le processus de fabrication du PAN (polyacrylonitrile) représente environ 90 % de toute la fabrication de fibres de carbone et est un processus en cinq étapes :
Le polyacrylonitrile est mélangé à d’autres éléments et filé pour créer des fibres qui sont étirées et nettoyées.
Des produits chimiques sont ensuite ajoutés pour stabiliser
La chaleur s'ajoute et 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 enduits et enroulés en fils de différentes tailles. Avant qu'une fibre de carbone ne devienne un matériau composite, un polymère est ajouté et la chaleur, la pression ou le vide lient le fil au polymère pour créer un matériau composite.
Comme pour tout processus de fabrication, les matériaux utilisés créeront des qualités et des effets spécifiques dans la fibre de carbone, permettant ainsi des différences de classement et d'application.
QUELS SONT LES AVANTAGES DE LA FIBRE DE CARBONE ?
La fibre de carbone est réputée pour son faible poids et sa grande résistance, ce qui en fait le matériau composite avancé idéal dans les secteurs de la marine, de l'automobile et de l'aérospatiale. Ses principaux avantages sont les suivants :
Excellent rapport résistance/poids
Haute résistance à la chaleur
Haute résistance chimique/à la corrosion (lorsqu'elle est utilisée avec la résine appropriée)
Extrêmement flexible, ce qui le rend adapté à une large gamme d'applications
Excellentes propriétés de résistance à la fatigue
Fonctionne avec une variété de matériaux différents
Conductivité électrique et thermique
Possède un faible coefficient de dilatation thermique
QUELS SONT LES INCONVÉNIENTS DE LA FIBRE DE CARBONE ?
Malgré ses nombreux avantages, la fibre de carbone est un matériau composite relativement nouveau qui présente certains inconvénients :
Cher par rapport aux autres matériaux composites
Fabrication plus exigeante en main d'oeuvre
Actuellement non recyclable, la fibre de carbone est souvent utilisée pour remplacer l'acier ou l'aluminium, deux matériaux recyclables.
Se brisera/se brisera lorsqu'il sera poussé au-delà de ses capacités
S'il est endommagé, il doit être remplacé plutôt que réparé comme une structure métallique
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