Quão durável é a fibra de carbono?

A fibra de carbono enferrujará?
A fibra de carbono é quimicamente estável, resistente à corrosão e não enferruja. É por isso que funciona tão bem em ambientes agressivos. Mas agentes oxidantes fortes, como peróxido de hidrogênio ou ácido sulfúrico, podem afetá-lo.

Da mesma forma, o epóxi é inerte e não enferruja nem corroe. Mas é muito sensível à luz solar. Portanto, cubra seus compósitos de fibra de carbono com um revestimento resistente a UV para evitar danos a longo prazo causados ​​pela luz solar.

Vale ressaltar que os compósitos de fibra de carbono podem causar corrosão galvânica quando em contato com determinados metais. Embora não ocorra corrosão superficial significativa no curto prazo, com o tempo os produtos de corrosão podem se acumular e causar danos. Felizmente, isso requer condições específicas e alguns revestimentos podem fornecer proteção.

A fibra de carbono quebrará?
A resposta curta é sim. Qualquer material pode falhar, mas é um pouco mais complicado que isso. Muitos fatores, como processo de produção, design e uso, podem afetar a durabilidade.

Por exemplo, lacunas podem se formar e quebrar mais facilmente se o fabricante aplicar a resina de forma desigual ou em quantidades insuficientes. Com o tempo, essas pequenas rachaduras podem se espalhar até estourarem. Mesmo um pequeno impacto pode eventualmente levar ao fracasso.

A orientação das fibras e das camadas de fibras também tem um impacto significativo na resistência à fadiga. O mesmo acontece com o tipo de força que você aplica. Compressão, cisalhamento e tensão podem causar diferentes tipos de falhas.

Por exemplo, a resistência à torção das fibras tecidas em uma disposição de 0 graus é menor do que em uma disposição de 45 graus. Então, se você torcer, ele pode quebrar.

A fibra de carbono quebrará?|Quão durável é a fibra de carbono?
O melhor de tudo é que se você ficar abaixo do limite de carga de uma peça específica, ela não quebrará facilmente.

Além disso, esteja ciente de que os sinais de danos que indicam falha iminente são difíceis de detectar. Ao contrário de outros materiais que dobram ou dobram, quando a fibra de carbono falha, ela pode falhar gravemente e quebrar.

As condições climáticas afetam a durabilidade da fibra de carbono?
A fibra de carbono tem baixa expansão térmica. Portanto, sua forma, área, volume ou densidade não mudam significativamente com as mudanças de temperatura. Isso não significa que não seja afetado pelo clima no longo prazo. O estudo descobriu que combinações de condições climáticas podem ter efeitos diferentes na fibra de carbono em diferentes ambientes.

ciclo de congelamento-descongelamento
A Fundação de Pesquisa em Engenharia Civil determinou que os ciclos de congelamento e descongelamento poderiam representar uma ameaça à durabilidade da fibra de carbono. Além disso, eles descobriram que as condições de congelamento e degelo têm maior probabilidade de degradar o concreto reforçado com fibra de carbono em água salgada.

Não é necessariamente a fibra de carbono que perde integridade, mas as microfissuras que se formam na matriz e na desvinculação fibra/matriz. Parte da razão para isso é que os adesivos estruturais não são tão avançados quanto outros usos de fibra de carbono.

Finalmente, apesar destes efeitos, outro estudo descobriu que o concreto reforçado com fibra de carbono é mais durável que o concreto padrão.

Envelhecimento por calor úmido
O envelhecimento higrotérmico pode ter impacto na durabilidade da fibra de carbono em algumas aplicações, mas não em outras.

O que é envelhecimento por calor úmido? O envelhecimento higrotérmico refere-se à combinação de calor e umidade e seu efeito na estrutura.

A exposição prolongada ao calor e à umidade pode ter pouco efeito na resistência à flexão da fibra de carbono. Contudo, sob carga sustentada, a resistência à tração é reduzida em 7% a 12% na presença de água salgada.

Ciclo úmido e seco
Um estudo mostrou que os ciclos de umedecimento e secagem podem ter efeitos adversos significativos na resistência à tração. Após 4.000 ciclos úmidos e secos, a probabilidade de falha aumenta significativamente.

Em contraste, tem um efeito limitado na deformação das fibras de carbono.

Exposição UV e condensação
A radiação UV e a condensação atuam de maneira sinérgica para causar erosão da matriz epóxi, mas não da fibra de carbono. O ataque de epóxi pode reduzir a resistência à tração em até 29% e levar à redução da durabilidade.

Conforme mencionado anteriormente, um tratamento de superfície resistente a UV ajudará a proteger o composto de fibra de carbono.

No geral, as condições climáticas afetam a fibra de carbono. Mas o efeito depende de como você o usa. Por exemplo, as condições meteorológicas podem ter um impacto mais significativo num edifício de fibra de carbono do que num quadro de bicicleta de carbono.

A fibra de carbono pode resistir ao calor?
A fibra de carbono pode suportar o calor. Mas a fibra de carbono é usada principalmente em matrizes como concreto, plástico ou resina epóxi, o que pode limitar sua resistência ao calor. Em outras palavras, a matriz desempenha um papel mais importante na capacidade de uma peça de fibra de carbono suportar o calor do que as fibras individuais sozinhas.

Por exemplo, algumas resinas epóxi podem suportar temperaturas de até 100 graus (212 graus F), enquanto compósitos à base de carbono reforçados com fibra de carbono podem suportar temperaturas acima de 2.000 graus (3.632 graus F).

A fibra de carbono é à prova de balas?
Em teoria, a fibra de carbono pode parar as balas, mas o Kevlar® ou outras fibras de aramida são mais flexíveis e resistentes ao impacto. Além disso, Kevlar® é uma opção mais econômica para blindagem balística.

A fibra de carbono oferece um alto nível de proteção em certos objetos. Freqüentemente, você verá pilotos usando-o para segurança, pois espalha os efeitos das forças. Mas quando se trata de balas, você precisa de muitas camadas para detê-las.

Assista a este vídeo para ver como os compostos de fibra de carbono podem resistir a balas.

No entanto, os nanotubos de carbono podem resistir a balas. Os nanotubos são compostos de átomos de carbono que se combinam em um padrão hexagonal repetido para formar cilindros ocos. Esses nanotubos podem absorver energia de mísseis balísticos melhor do que a fibra de carbono e, em alguns casos, até melhor do que o Kevlar®.

A forma mais básica de fibra de carbono é o carbono grafite, que dura quase para sempre. O material geralmente não é fotodegradável ou biodegradável. Porém, alguns fatores afetam sua durabilidade, como o substrato. Além disso, o uso extensivo de materiais compósitos e fatores ambientais podem afetar sua durabilidade e aplicações potenciais. De modo geral, os cientistas esperam que as peças de fibra de carbono durem mais de 50 anos.

 

 

 

 

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