Fabrication de la fibre
la plus couramment utilisée pour la fabrication de la fibre de carbone est l'oxydation et la pyrolyse de polyacrylonitrile (PAN), un polymére utilisé dans la fabrication de nombreux matériaux synthétiques.
Comme tous les polymères, les molécules de polyacrylonitrile sont de longues chaines qui sont assemblées afin de produire une fibre.
Lorsque ces chaînes, placées côte-à-côte, sont chauffées correctement elles fusionnent pour ne former qu'une seule fibre souple composé de 93-95% de carbone.
Cette fibre peut encore être améliorée grâce à un traitement thermique :
Comme tous les polymères, les molécules de polyacrylonitrile sont de longues chaines qui sont assemblées afin de produire une fibre.
Lorsque ces chaînes, placées côte-à-côte, sont chauffées correctement elles fusionnent pour ne former qu'une seule fibre souple composé de 93-95% de carbone.
Cette fibre peut encore être améliorée grâce à un traitement thermique :
- chauffée entre 1 500-2 000 °C elle offrira une grande résistance à la tension (de l'ordre de 5 kN/mm²),
- chauffée entre 2 500-3 000 °C elle offrira une grande élasticité (de l'ordre de 500 kN/mm²).
Tissage
Ces fibres sont ensuites filées comme du coton. La qualité du fil est proportionnelle à la quantité de fibres, exprimée en milliers, qui le compose.Par exemple un fil de carbone 3K (3 000 fibres) est 3 fois plus resistant qu'un fil 1K (1000 fibres).
Utilisations
La fibre de carbone est utilisée pour renforcer les matériaux composites. Ce type de matériaux est utilisé dans les véhicules à hautes performances, équipements sportifs, et toutes applications exigeant une grande résistance mécanique pour un poids réduit.
Le nez et les bords d'attaque des ailes de la navette spatiale sont en fibre de carbone.
La fibre est aussi utilisée :
Le nez et les bords d'attaque des ailes de la navette spatiale sont en fibre de carbone.
La fibre est aussi utilisée :
- pour filtrer les gaz à haute température,
- comme électrode à large surface pour sa grande résistance à la corrosion,
- comme composant anti-électrostatique dans les vêtements à haute performance,
- elle entre dans la composition des archets de violons et violoncelles,
- elle entre dans la composition des arcs sportifs et flèches,
- les cadres des vélos de compétition sur routes et vélo tout terrain afin d'en réduire le poids et leur rigidité . Comme nous le verons par la suite chaque marque a déposé des brevets concernant leur technique de fabrication et les geométrie de leur cadres.
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