La fibre de carbone : le roi des nouveaux matériaux

Introduction à la fibre de carbone


fibre de carbone Il s'agit d'un nouveau type de matériau fibreux à haute résistance et à haut module, dont la teneur en carbone dépasse 95 %. C'est un matériau de graphite microcristallin obtenu en soumettant des fibres organiques — composées de cristallites de graphite en forme de feuilles empilées et alignées le long de l'axe de la fibre — à des processus de carbonisation et de graphitisation.

fibre de carbone Plus léger que l'aluminium et plus résistant que l'acier, le carbone présente des caractéristiques exceptionnelles : résistance à la corrosion, module d'élasticité élevé, faible densité, absence de fluage, excellente conductivité électrique et thermique, résistance aux très hautes températures en milieu non oxydant et résistance supérieure à la fatigue. Alliant les propriétés intrinsèques des matériaux carbonés à la souplesse et à la facilité de mise en œuvre des fibres textiles, il est largement utilisé dans des secteurs tels que la défense, l'aérospatiale, les équipements sportifs, l'automobile, les équipements énergétiques, les dispositifs médicaux, les engins de chantier, les transports et le renforcement des structures. Matériau stratégique essentiel au développement de la défense nationale et de l'économie nationale, le carbone constitue un atout majeur pour la sécurité nationale et la croissance économique du pays.

Classification des fibres de carbone

Par matière première : Les fibres de carbone se répartissent principalement en trois catégories : celles à base de rayonne, celles à base de brai et celles à base de polyacrylonitrile (PAN). Parmi celles-ci, les fibres de carbone à base de PAN constituent le précurseur le plus prometteur pour la production de fibres de carbone haute performance grâce à leur procédé de fabrication simple, leurs coûts réduits, leur rendement de carbonisation élevé et leurs excellentes propriétés mécaniques. Les fibres de carbone produites à partir de PAN offrent les meilleures performances globales, reposent sur des procédés de production éprouvés et simples, et présentent la plus large gamme d’applications, les volumes de production les plus élevés et la plus grande variété de types ; elles dominent le marché mondial, représentant plus de 90 % de la production mondiale totale.
Par performance : Les fibres de carbone se classent en plusieurs catégories : usage général, haute résistance (GQ), haute résistance/module moyen (QZ), haut module (GM) et haute résistance/haut module (QM). Grâce à sa position dominante sur le marché, Toray Industries a fait de ses désignations de produits des standards industriels. Les produits sont généralement regroupés en deux séries : la série « T » haute résistance et la série « M » haut module (voir les modèles spécifiques ci-dessous). Plus le chiffre est élevé, plus les performances sont importantes. Les fibres avec une lettre en suffixe sont plus performantes que celles sans lettre (par exemple, la T300B est plus performante que la T300).
Par taille de remorquage : La fibre de carbone se divise en deux catégories : la fibre à petit diamètre et la fibre à gros diamètre. La fibre à petit diamètre était initialement composée principalement des grades 1K, 3K et 6K, avant d’inclure les grades 12K et 24K. Elle est principalement utilisée dans les secteurs de haute technologie, tels que la défense nationale et l’aérospatiale (avions, missiles, fusées et satellites), ainsi que dans les équipements sportifs et de loisirs comme le matériel de pêche, les clubs de golf et les raquettes de tennis. La fibre de carbone d’un diamètre de 48K ou plus (incluant les grades 48K, 60K et 80K) est généralement classée comme fibre à gros diamètre. Elle est principalement utilisée dans des applications industrielles, touchant des secteurs tels que le textile, la santé, l’électromécanique, le génie civil et la construction, les transports et l’énergie.

Caractéristiques de la fibre de carbone