Professor Plástico tem duas palavras para você: Fibra de Carbono.
Quando planejamos e construímos nossos novos carros, as montadoras estão cada vez mais se voltando para a fibra de carbono – o mesmo tipo de material usado nos aviões de alta tecnologia 787 Dreamliner da Boeing. Diz-se que é até 10 vezes mais forte que o aço, mas quatro vezes mais leve.
Além dos automóveis e aeroespaciais, a fibra de carbono é utilizada em artigos desportivos, turbinas eólicas, aplicações militares e muito mais. E espera-se que o seu uso duplique ou mesmo triplique até 2020.
Então … o que é apenas fibra de carbono? E porque é que o Professor Plastics se importa? Não é um plástico, certo?
É verdade que a fibra de carbono não é ela própria um plástico. É uma fibra de diâmetro incrivelmente pequeno (ou filamento) feito principalmente de átomos de carbono. E eu quero dizer pequeno – normalmente entre 5 e 10 microns de diâmetro (um micron é um milionésimo de um metro ou cerca de 0,000039 polegadas). Essas fibras geralmente são enfardadas para formar um fio (ou estopa) que muitas vezes é tecido em um tecido.
Você deve se lembrar da classe de química que os diamantes – uma das substâncias naturais mais duras – são compostos de átomos de carbono dispostos em uma determinada malha. Portanto, não é surpreendente que a fibra de carbono seja rígida, forte e leve, além de resistente a produtos químicos e tolerante a altas temperaturas. Parece ideal para fazer coisas.
O bem, por si só, a fibra de carbono muitas vezes não é ideal. Normalmente é combinada com outros materiais para fornecer as propriedades necessárias para um chassi de carro de corrida ou fuselagem de avião ou membro protético ou raquete de tênis ou barra de pesca ou quadro de bicicleta.
Tipicamente combinada com que outros materiais, você pergunta? Plástico.
O termo “fibra de carbono” quando usado em termos leigos (como em notícias) refere-se mais frequentemente a “plásticos reforçados com fibra de carbono” – isto é, um composto composto composto de fibras de carbono MAIS algum tipo de plástico. Ou alguma combinação de plásticos. E talvez alguns outros materiais. Como o “plástico reforçado com fibra de carbono” é um plástico de boca cheia, muitas pessoas simplesmente encurtam-no: “fibra de carbono” ou “compósito de fibra de carbono”. E os “plásticos” são esquecidos. (Tão triste.)
Combinar fibra de carbono com plástico é como adicionar vergalhão (“barra de reforço”) ao concreto, o que cria “concreto armado”. A combinação de fibra de carbono e plástico resulta em materiais com qualidades super-homem, incluindo maior resistência e durabilidade.
A combinação de fibra de carbono e plástico resulta em materiais com qualidades super-homem, incluindo maior resistência e durabilidade.
Como mencionado acima, nossos novos carros provavelmente verão um rápido crescimento no uso de plásticos reforçados com fibra de carbono. (OK, vamos chamar-lhe apenas CFRP.) Até à data, os componentes CFRP para automóveis – chassis, spoilers, tejadilhos, capôs e muitas peças internas e externas – em grande parte, mas não exclusivamente, têm sido utilizados em carros de luxo ou de alta performance, devido aos elevados custos de fabrico. Hoje em dia muitas montadoras (por exemplo, Ford, Mercedes, General Motors, BMW) estão a investir fortemente nas aplicações CFRP, agora que os custos estão a diminuir e as novas tecnologias permitem que estes componentes sejam produzidos mais rapidamente.
Por que devemos nós condutores (ou passageiros) preocupar-nos? Porque o aumento do uso do CFRP pode reduzir o peso do veículo, melhorar a economia de combustível e contribuir para a segurança.
- Espessura / economia de combustível: Como foi observado acima, o CFRP é muito mais forte que o aço, mas mais leve, por isso os componentes do carro podem ser tornados mais leves. Essa é uma das razões pelas quais a Ford fez uma parceria com a Dow Chemical Company para expandir o uso do CFRP, com o objetivo de reduzir o peso dos automóveis em 750 libras até 2020. Apenas uma redução de 10% no peso do veículo pode aumentar a eficiência do combustível de 6% a 8% ao longo da vida útil dos carros de hoje. Isso é muita gasolina.
- Safety: Os componentes CFRP auto podem ter uma maior absorção de energia do que o aço, o que pode contribuir para uma maior segurança em caso de colisão. Como exemplo, os carros de corrida hoje em dia são feitos em grande parte com CFRP, o que levou a uma redução do peso, a um melhor desempenho – e a uma maior segurança. Como outros avanços de segurança desenvolvidos para a pista de corrida, os componentes CFRP agora estão se dirigindo para o uso principal no carro familiar.
O crescimento dos componentes CFRP automotivos expandirá o já extenso e crescente uso de plásticos em nossos carros. Os novos carros de hoje já são compostos de aproximadamente 10% de plásticos por peso, mas 50% de plásticos por volume.
A combinação de fibra de carbono e plásticos está pronta para expandir essa proporção ainda mais, contribuindo para a eficiência do combustível e nossa segurança.
Fibra de carbono. Soa como um material ideal. Só não se esqueça dos plásticos…