Com sua incrível leveza, rigidez e resistência, a fibra de carbono tem muitas vantagens, mas mesmo os materiais mais sonhadores têm suas desvantagens.
Os cientistas há muito tentam resolver o problema da propensão da fibra de carbono a queimar em altas temperaturas, e agora uma equipe internacional de pesquisadores encontrou uma solução barata e escalonável para esse problema na forma de uma camada protetora que se forma dentro do sal fundido.
Em alguns aspectos, a fibra de carbono já é altamente resistente ao calor e capaz de permanecer estável no ar em temperaturas de até 800 ° C. Isso a torna muito adequada para todos os tipos de aplicações, desde quadros de bicicletas a carros, equipamentos médicos e até guitarras.
No entanto, podem surgir problemas quando expostos a temperaturas extremas, por exemplo, na indústria aeroespacial. Nessas condições, ele reage com o oxigênio e queima, o que faz com que sua estrutura e, por sua vez, suas qualidades desejáveis sejam rapidamente destruídas.
Os cientistas trabalharam no passado para desenvolver formas de fibra de carbono mais resistentes ao fogo, mas isso exigia o uso de equipamentos caros, processos complexos de várias etapas e reações químicas imprevisíveis. Os autores deste novo estudo encontraram uma solução simples e barata que começa com sal fundido.
Esse processo ocorre a 982 ° C e, depois que os cristais de sal são liquidificados, os pós de titânio e cromo são adicionados à mistura antes das fibras de carbono serem adicionadas como um toque final. Isso causa uma reação química que resulta em um revestimento protetor com três camadas separadas devido ao comportamento e reações diferentes dos materiais na mistura de sal fundido.
“Encontramos uma receita que pode formar três camadas em um estado”, dizem os pesquisadores.
O desempenho foi avaliado em experimentos nos quais as fibras de carbono revestidas foram submetidas a condições extremas, incluindo temperaturas de cerca de 1200 ° C e um queimador de oxigênio-acetileno, enquanto as fibras de carbono retiveram com sucesso sua estrutura.
Foi descoberto que um revestimento consistindo de carboneto de cromo e carboneto de titânio fornece maior proteção do que uma única camada.
“Estamos tentando adicionar camadas superficiais que possam separar as fibras de carbono do oxigênio para que, mesmo em altas temperaturas, elas não queimem”, dizem os cientistas. "As fibras de carbono podem ser usadas de muitas maneiras - em tecidos e em partes de edifícios, aeronaves, equipamentos eletrônicos - mas se forem inflamáveis, isso cria novos riscos e limita severamente essas aplicações."
Os cientistas descrevem seu novo processo como rápido e limpo, tornando-o adequado para uso industrial. Em busca desse objetivo, eles pretendem descobrir como as fibras de carbono revestidas com retardador de chama são comparadas às fibras convencionais e por quanto tempo mantêm sua estrutura e propriedades sob condições extremas.
O estudo foi publicado na revista Proceedings of the National Academy of Sciences.
2021-07-27 05:23:28
Autor: Vitalii Babkin