Tutto ciò che c’è da sapere sulla fibra di carbonio è contenuto in questo articolo!
Il materiale
La fibra di carbonio, più raremente chiamata “filamento di grafite”, è un materiale ultraleggero, rigido ed estremamente forte. Ha tutte le carte in regola per sostituire l’acciaio ed è impiegato nella produzione di veicoli ad alte prestazioni come auto da corsa, biciclette, aerei o più comunemente è utilizzata per la produzione di attrezzature sportive: racchette da tennis, canne da pesca…
La scoperta
La fibra di carbonio è stata sviluppata nel 1958, presso un laboratorio di Claveland, nell’Ohio anche se il primo vero sviluppo produttivo è stato realizzato nel 1963 in un laboratorio britannico, è qui che sono stati messi in evidenza i punti forti di questo materiale.
La produzioni
I metodi attuali per la produzione della fibra di carbonio tendono a essere lenti e ad alto consumo energetico. E’ per questo che la diffusione di massa non è ancora possibile. Attualmente, l’industria punta a sviluppare un processo di produzione a basso costo. L’Oak Ridge National Laboratory ha una sezione dedicata allo sviluppo della fibra di carbonio, l’Energy Department, con la sua divisione Carbon Fiber Technology Facility, sta tentando di ridurre i costi di produzione della fibra di carbonio del 50 per cento. La fibra di carbonio è il materiale ideaele per la produzione di veicoli puliti, trattandosi di un materiale ultraleggero, l’energia necessaria per fornire spinta e eccelerazione, è minima.
Per produrre la fibra di carbonio si può partire da diverse materie prime. Il precursore più comune per la produzione della fibra di carbonio è il PAN (Poliacrilonitrile), questo rappresenta più del 90 per cento di tutta la produzione di fibra di carbonio. Il restante 10 per cento di materia prima impiegata prevedono materiali a base di plastica o sottoprodotti del legno.
Il poliacrilonitrile, prima di essere trasformato in fibra di carbonio, deve subire diversi processi che richiedono un alto consumo energetico, così, il PAN viene sottoposto a processi ossidativi -per aumentare la temperatura di fusione-, stretching e processi di carbonizzazione che impiegano altissime temperature.
Le applicazioni
Le fibre di carbonio sono sempre più diffuse in ambito ciclistico ed è divenuta un vanto per le case produttrici, lo abbiamo visto con la tedesca BlackBraid dove un’immagine promozionale mostra una bambina che solleva una bicicletta sportiva di grandi dimensioni e di un peso ridottissimo. La McLaren ha lanciato la Venge, una bici hitech che pesa soltanto 950 grammi, realizzata in fibra di carbonio e costa 5.000 euro.
Si stima che l’impiego della fibra di carbonio in ambito automobilistico potrebbe ridurre il peso dell’auto di circa il 50 per cento così da migliorare l’efficienza del carburante di almeno il 35 per cento. Il vantaggio della fibra di carbonio è che non comprometterebbe le performance di guida, sia in termini di sicurezza che di stabilità. Tale impiego assicurerebbe all’automobilista un risparmio sul carburante di oltre 4.000 euro ma il prezzo iniziale della vettura, con le attuali tenciche di produzione di fibra di carbonio, sarebbe estremamente proibitivo.
Non solo mobilità, la fibra di carbonio è utilizzata anche per realizzare abbigliamento speciale e resistente, tessuti perfetti per gli ambiti militari. In più è utilizzato per la realizzazione di componenti delle pale eoliche, sia nelle lame che per le torri. La fibra di carbonio risulta indicata per la realizzazione di accumulatori elettrici, strumenti per la trasmissione di potenza e altri apparecchi elettronici!
Nella foto, una fase del processo produttivo della fibra di carbonio, grazie all’Oak Ridge National Laboratory