Carbon Fiber

Resumo: Por muito tempo a Fibra de Carbono foi um material desprezado pelos cientistas, pois duvidava-se que teria uma utilização prática no cotidiano, já que esta era considerada um material restrito à ficção científica. Hoje, vemos aplicações de polímeros carbônicos na construção civil, na indústria automobilística, no processo de fabricação do aço e até mesmo na indústria esportiva. O objetivo deste artigo é discorrer sobre a relevância e desafios do uso de polímeros, especialmente a fibra de carbono, nas tecnologias do futuro, suas dificuldades e seus desafios em aplicações para o dia a dia, a fabricação em larga escala e para se consolidar como solução viável as exigências de sustentabilidade e eficiência que a ciência tem buscado para as novas máquinas e equipamentos. Fazemos um breve histórico do desenvolvimento da tecnologia associada a fibra de carbono, explanando o caminho percorrido no âmbito de pesquisas e descobertas até os dias atuais, depois temos uma contextualização de suas aplicações, custos e fomentos na comunidade científica. Foram feitos testes comparativos de tração, compressão e dureza entre alguns tipos de fibra de carbono e outros materiais como alumínio e fibra de vidro, para exemplificar e aplicar a teoria estudada. Palavras-chave: fibra de carbono, carbono, cristalografia, processos de fabricação 1. BREVE RESUMO HISTÓRICO A maioria das grandes invenções e descobertas não surgiram de grandes reflexões, ocorreram acidentalmente e despontaram na adversidade e/ou na busca por poder. A primeira aparição da fibra de carbono que se tem notícia foi através de um experimento realizado por Thomas Edson. Lebrão (1998) nos conta que Thomas Edson foi o primeiro a produzir intencionalmente filamentos de carbono pela pirólise de algodão para filamentos de lâmpadas incandescentes em 1878. Mais de 80 anos depois, o excelente desempenho de suas propriedades mecânicas foi demonstrado pelo crescimento de whiskers de grafite com resistência à tração de 2,0 GPa e módulo de rigidez de 800 GPa, tendo em vista o que é dito por Lebrão percebe-se como a curiosidade do ser humano e sua incessante busca por conhecimento, geram novas ideias e novos questionamentos. Sempre existiram na natureza fibras orgânicas, o homem passou a observa-las e percebeu suas propriedades relevantes, as quais podem variar de acordo com o material bruto. Assim, em meados do século XX começou a se pensar na utilização de um material resistente e leve, até então sem muitos avanços e com o advento das Guerras Mundiais viu-se a necessidade de um novo material para alcançar seus objetivos no conflito. Para isso foi necessária minuciosa investigação a nível microscópico (química). Estudou-se a aglutinação das moléculas e como isso interferia em suas propriedades mecânicas, além de quão resistente o material poderia ser dependendo de sua matéria-prima, e suas resistências a calor e outras situações adversas. O material utilizado foi a fibra de carbono. Pode-se observar alguns exemplos de configuração da fibra como chapas ou tubos, conforme a Fig. 1. Como visto em Lebrão (1998) as fibras de carbono, assim como as fibras de vidro, foram os primeiros reforços utilizados para aumentar a rigidez e resistência de materiais compósitos avançados leves, comumente utilizados em aeronaves, equipamentos de recreação e aplicações industriais. A expressão " fibra de carbono " geralmente se refere a uma variedade de produtos filamentares compostos por mais de 90% de carbono produzidos pela pirólise da poliacrilonitrila (PAN), piche ou rayon, uma característica relevante em relação a este elemento químico é que quanto maior o teor de carbono mais duro será a peça fabricada, e mais resistente, dependendo de sua aplicação.