Profesorul Plastic are două cuvinte pentru dumneavoastră: Fibra de carbon.
Când planifică și construiesc noile noastre mașini, producătorii de automobile apelează din ce în ce mai des la fibra de carbon – același tip de material folosit în avioanele de înaltă tehnologie 787 Dreamliner de la Boeing. Se spune că este de până la 10 ori mai rezistentă decât oțelul, dar de patru ori mai ușoară.
Dincolo de automobile și industria aerospațială, fibra de carbon este folosită în articole sportive, turbine de energie eoliană, aplicații militare și multe altele. Și se așteaptă ca utilizarea sa să se dubleze sau chiar să se tripleze până în 2020.
Atunci … ce este fibra de carbon? Și de ce îi pasă profesorului Plastics? Adică, nu este un plastic, nu-i așa?
Este adevărat că fibra de carbon nu este în sine un plastic. Este o fibră (sau un filament) cu un diametru incredibil de mic, făcută în principal din atomi de carbon. Și chiar mă refer la mic – de obicei cu un diametru cuprins între 5 și 10 microni (un micron este o milionime de metru sau aproximativ 0,000039 inci). Aceste fibre sunt, de obicei, grupate pentru a forma un fir (sau cablu) care adesea este țesut într-o țesătură.
Poate vă amintiți de la ora de chimie că diamantele – una dintre cele mai dure substanțe naturale – sunt compuse din atomi de carbon aranjați într-o rețea specială. Așadar, nu este surprinzător faptul că fibra de carbon este rigidă, puternică și ușoară, plus că este rezistentă la substanțe chimice și tolerantă la temperaturi ridicate. Sună ideal pentru a face lucruri.
Bine, de una singură, fibra de carbon adesea nu este ideală. De obicei este combinată cu alte materiale pentru a oferi proprietățile necesare pentru un șasiu de mașină de curse sau fuselaj de avion sau membru protetic sau rachetă de tenis sau tijă de pescuit sau cadru de bicicletă.
De obicei combinată cu ce alte materiale, vă întrebați? Materiale plastice.
Termenul „fibră de carbon”, atunci când este folosit în termeni profani (cum ar fi în știri), se referă cel mai adesea la „materiale plastice ranforsate cu fibră de carbon” – adică un compozit alcătuit din fibre de carbon PLUS un anumit tip de plastic. Sau o combinație de materiale plastice. Și, poate, unele alte materiale. Din moment ce „materiale plastice ranforsate cu fibre de carbon” este o expresie care spune multe lucruri, mulți oameni o prescurtează pur și simplu: „fibră de carbon” sau „compozit din fibră de carbon”. Iar „materialele plastice” sunt uitate. (Atât de trist.)
Combinarea fibrei de carbon cu materialele plastice este ca și cum ai adăuga bare de armătură („reinforcing bar”) la beton, ceea ce creează „beton armat”. Combinația dintre fibra de carbon și materialele plastice are ca rezultat materiale cu calități de superman, inclusiv o rezistență și o durabilitate mai mari.
Combinația dintre fibra de carbon și materialele plastice are ca rezultat materiale cu calități de superman, inclusiv o rezistență și o durabilitate mai mari.
După cum am menționat mai sus, noile noastre mașini vor cunoaște probabil o creștere rapidă a utilizării materialelor plastice ranforsate cu fibră de carbon. (OK, hai să le spunem CFRP.) Până în prezent, componentele auto din CFRP – șasiuri, spoilere, acoperișuri, capote și multe piese interne și externe – în mare parte, dar nu exclusiv, au fost utilizate în mașinile de lux sau de performanță din gama superioară, din cauza costurilor ridicate de fabricație. În prezent, mulți producători de automobile (de exemplu, Ford, Mercedes, General Motors, BMW) investesc masiv în aplicațiile CFRP, acum când costurile scad și noile tehnologii permit ca aceste componente să fie produse mai rapid.
De ce ar trebui să ne pese nouă, șoferilor (sau pasagerilor)? Pentru că utilizarea sporită a CFRP poate reduce greutatea vehiculului, poate îmbunătăți economia de combustibil și poate contribui la siguranță.
- Economie de greutate/combustibil: După cum s-a menționat mai sus, CFRP este mult mai rezistent decât oțelul, dar mai ușor, astfel încât componentele autoturismelor pot fi făcute mai ușoare. Acesta este unul dintre motivele pentru care Ford a încheiat un parteneriat cu Dow Chemical Company pentru a extinde utilizarea CFRP, cu scopul de a reduce greutatea automobilelor cu 750 de lire sterline până în 2020. Doar o reducere cu 10 procente a greutății vehiculului poate crește eficiența consumului de combustibil cu 6 până la 8 procente pe durata de viață a mașinilor actuale. Asta înseamnă multă benzină.
- Siguranță: Componentele auto din CFRP pot avea o rată de absorbție a energiei mai mare decât cea a oțelului, ceea ce poate contribui la îmbunătățirea siguranței în caz de coliziune. De exemplu, în prezent, mașinile de curse sunt fabricate în mare parte cu CFRP, ceea ce a dus la reducerea greutății, la îmbunătățirea performanțelor – și la creșterea siguranței. La fel ca și alte progrese în materie de siguranță dezvoltate pentru pistele de curse, componentele CFRP se îndreaptă acum spre utilizarea generală în mașina de familie.
Creșterea componentelor auto CFRP va extinde utilizarea deja extinsă și în creștere a materialelor plastice în mașinile noastre. Mașinile noi de astăzi sunt deja alcătuite din aproximativ 10 la sută plastic în greutate, dar 50 la sută plastic în volum.
Combinația dintre fibra de carbon și materialele plastice este pregătită să extindă și mai mult acest raport – contribuind în același timp la eficiența combustibilului și la siguranța noastră.
Fibra de carbon. Sună ca un material ideal. Doar nu uitați de materialele plastice …