A fibra de carbono é condutiva?

A fibra de carbono é condutora? Sim, é muito condutivo em alguns aspectos, se feito corretamente. Vamos nos aprofundar no assunto para examinar as propriedades e o potencial desse polímero incrível.

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Neste artigo:

1. O que são fibras de carbono?
   
2. Como é feita a fibra de carbono?
3. A fibra de carbono é condutiva por si só?
4. Como podemos tornar a fibra de carbono mais condutiva?
5. A fibra de carbono é condutiva quando comparada ao metal?
6. Quais são as utilizações da fibra de carbono condutiva?

O que são fibras de carbono?

As fibras de carbono são unidades de carbono de cadeia longa semelhantes à grafite com uma estrutura em rede. As unidades de carbono em rede de cadeia longa ocorrem devido à propriedade de catenação dos átomos de carbono, isto é, a ligação de átomos de um elemento semelhante.

Thomas Elva Edison é creditado com a criação do primeiro filamento de carbono para teste no filamento elétrico da lâmpada usando algodão natural.

Os precursores são os elementos brutos utilizados na produção de fibras de carbono.

Como a fibra de carbono é produzida?

A maior parte da fibra de carbono é feita de um processo denominado poliacrilonitrila ou PAN. No processo, uma folha de fibra é exposta a um calor tão alto que quase tudo, exceto o próprio carbono, é queimado.

Passos para fabricar fibras de carbono normais:

1:Polimerização:Para fazer um polímero de cadeia longa, o precursor é polimerizado.

2:Fiação:Depois disso, o polímero é fiado em fibras longas. Procedimentos químicos e mecânicos são comumente empregados.

3:Oxidante:A fibra é estabilizada pelo aquecimento ao ar. Ele absorve o oxigênio do ar e passa por um sofisticado processo de rearranjo atômico para estabilizar a fibra.

4:Carbonização:Na ausência de oxigênio, o tratamento de alta temperatura da fibra oxidada e estabilizada auxilia na perda de átomos que não são de carbono, resultando em uma fibra de carbono compactada.

5:Tratamento de superfície:as fibras carbonizadas têm baixa capacidade de ligação, dificultando sua fusão com as resinas epóxi para produzir um composto. Para adquirir essa capacidade de ligação, a superfície é tratada com os produtos químicos apropriados.

6:Dimensionamento:Para proteção, as fibras são revestidas com epóxi, náilon, poliéster e outros materiais. Isso é conhecido como dimensionamento.

A folha bruta de fibra de carbono é então mesclada com outros metais (uma parte importante da compreensão da condutividade da fibra de carbono), e o composto resultante é tratado e dimensionado usando processos químicos.

O processo é profundo e, portanto, caro.

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A fibra de carbono é condutiva por si só?

Não, a fibra de carbono não é muito condutiva quando não está combinada com qualquer outra coisa, nem em termos de condutividade térmica nem elétrica.

Quando se trata de condutividade térmica (a capacidade de conduzir calor), a fibra de carbono é média. A fibra de carbono de qualidade relativamente alta tem quase tanta condutividade de calor quanto o silício, e mesmo a fibra de carbono top de linha tem menos condutividade do que o alumínio.

A fibra de carbono simples é um pouco melhor quando se trata de condução elétrica, embora ainda não seja tão condutiva quanto a maioria dos metais. Quando está sendo usado como um condutor elétrico, é melhor modificar a fibra de carbono entrelaçando-a com outros metais ou criando um alótropo de carbono mais eletricamente condutor, como diamante ou grafite.

Como podemos tornar a fibra de carbono mais condutiva?

Para aumentar a condutividade elétrica, a fibra de carbono deve ser tratada com outros materiais depois de isolada. Os melhores compostos para combinar com a fibra de carbono para aumentar a condutividade são látex para condutividade iônica (por meio de um líquido) e sílica ativa para condutividade eletrônica (por meio de um sólido).

Existem alótropos de carbono que conduzem o calor muito melhor do que a fibra de carbono - o diamante, em particular, conduz o calor até 100 vezes mais efetivamente do que a fibra de carbono simples. Criar esses alótropos está longe de ser fácil, mas existem processos envolvendo pressão, calor e outras reações químicas que tornam as transformações possíveis. Se a fibra de carbono for tratada com esses alótropos de carbono quando eles estiverem prontos, a condutividade de calor da fibra de carbono pode aumentar muitas vezes.

Então, a fibra de carbono é condutora? Não tanto em seu estado básico, mas isso pode mudar facilmente com um pouco de ciência.

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A fibra de carbono é condutiva quando comparada ao metal?

Não por si só, não. Quando tratado com outros metais, no entanto, é.

Por si só, a fibra de carbono não é um grande condutor de eletricidade em comparação com o metal. Na verdade, a maioria dos metais conduz eletricidade em torno de 1000 vezes, bem como fibra de carbono simples. Mesmo quando tratada com outros materiais, a fibra de carbono ainda não é tão boa quanto o metal quando se trata de condução de eletricidade. Metais como prata, alumínio e cobre são especialmente bons na condução de eletricidade, ainda cerca de 100 vezes mais rápido que a fibra de carbono tratada com bons condutores de eletricidade.

Conduzir energia térmica é uma história diferente. Quando bem feita e tratada corretamente, a fibra de carbono é na verdade mais condutora de calor do que um metal altamente condutor como o cobre.

Quais são os usos da fibra de carbono condutiva?

A fibra de carbono tratada é usada em itens de luxo, como capacetes e malas, que se beneficiam de serem leves e duráveis. Mas a condutividade da fibra de carbono brilha em usos mais industriais, como revestimento de contêineres em projetos de engenharia e aeroespacial.

A ciência ainda está trabalhando para melhorar a condutividade elétrica da fibra de carbono. Por causa de sua durabilidade suprema, resistência ao calor, leveza e tamanho pequeno quando comparado a coisas como fios de metal, espera-se que produtos de fibra de carbono sejam usados ​​muito mais como condutores no futuro.

A fibra de carbono tem muitas qualidades incríveis. Uma delas são suas incríveis habilidades como condutor térmico ou elétrico quando tratado com outros compostos metálicos.



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