Avec son incroyable légèreté, rigidité et résistance, la fibre de carbone présente de nombreux avantages, mais même les matériaux les plus oniriques ont leurs inconvénients.
Les scientifiques tentent depuis longtemps de résoudre le problème de la propension de la fibre de carbone à brûler à haute température, et maintenant une équipe internationale de chercheurs a trouvé une solution peu coûteuse et évolutive à ce problème sous la forme d'un revêtement protecteur qui se forme à l'intérieur du sel fondu.
À certains égards, la fibre de carbone est déjà très résistante à la chaleur et capable de rester stable dans l'air à des températures allant jusqu'à 800 ° C. Cela la rend très adaptée à toutes sortes d'applications, des cadres de vélos aux voitures, en passant par les équipements médicaux et même les guitares.
Cependant, des problèmes peuvent survenir lorsqu'ils sont exposés à des températures extrêmes, par exemple dans l'industrie aérospatiale. Dans de telles conditions, il réagit avec l'oxygène et brûle, de sorte que sa structure et, à son tour, ses qualités souhaitables sont rapidement détruites.
Les scientifiques ont travaillé dans le passé pour développer des formes de fibre de carbone plus résistantes aux flammes, mais cela nécessitait l'utilisation d'équipements coûteux, de processus complexes à plusieurs étapes et de réactions chimiques imprévisibles. Les auteurs de cette nouvelle étude ont proposé une solution simple et bon marché qui commence par du sel fondu.
Ce processus a lieu à 982 ° C, et une fois les cristaux de sel liquéfiés, des poudres de titane et de chrome sont ajoutées au mélange avant d'ajouter des fibres de carbone comme touche finale. Cela provoque une réaction chimique qui se traduit par un revêtement protecteur avec trois couches séparées en raison du comportement et des réactions différents des matériaux dans le mélange de sels fondus.
« Nous avons trouvé une recette qui peut former trois couches dans un même état », disent les chercheurs.
Les performances ont été évaluées lors d'expériences dans lesquelles des fibres de carbone revêtues ont été soumises à des conditions extrêmes, notamment des températures d'environ 1200 ° C et un brûleur oxygène-acétylène, tandis que les fibres de carbone ont conservé avec succès leur structure.
Il s'est avéré qu'un revêtement constitué de carbure de chrome et de carbure de titane offre une meilleure protection qu'une seule couche.
"Nous essayons d'ajouter des couches de surface qui peuvent séparer les fibres de carbone de l'oxygène afin que même à haute température, elles ne brûlent pas", disent les scientifiques. "Les fibres de carbone peuvent être utilisées de plusieurs manières - dans les tissus et dans des parties de bâtiments, d'avions, d'équipements électroniques - mais si elles sont inflammables, cela crée de nouveaux risques et limite considérablement ces applications."
Les scientifiques décrivent leur nouveau procédé comme rapide et propre, ce qui le rend bien adapté à une utilisation industrielle. Dans la poursuite de cet objectif, ils ont l'intention de découvrir comment les fibres de carbone à revêtement ignifuge sont comparées aux fibres conventionnelles, et combien de temps elles conservent leur structure et leurs propriétés dans des conditions extrêmes.
L'étude a été publiée dans la revue Proceedings of the National Academy of Sciences.
2021-07-27 05:23:28
Auteur: Vitalii Babkin