A fibra de carbono pode formar materiais compostos com vários materiais, como resinas, plásticos, cerâmicas, vidro e metais. Os compósitos de fibra de carbono são caracterizados por alta resistência, peso leve, boa rigidez e boa resistência à fadiga. Eles são usados principalmente como materiais estruturais-redutores de peso e para dissipação de calor por ablação.
Compósitos de matriz de resina reforçada com fibra de carbono
Os compósitos de matriz de resina reforçada com fibra de carbono (CFRP) têm baixa densidade e maior resistência específica e módulo específico do que a fibra de vidro. Sua resistência específica é 5-6 vezes maior que a do aço de alta resistência e ligas de titânio, duas vezes maior que a da fibra de vidro, e seu módulo específico é 3-4 vezes maior que o desses materiais. Portanto, o CFRP é utilizado como principal material estrutural na indústria aeroespacial. Por exemplo, as portas de carga útil, ailerons, cauda vertical, portas do trem de pouso principal e vasos de pressão internos do ônibus espacial usam CFRP, resultando em uma redução de peso de até 2 toneladas para o ônibus espacial.
Carbono/Compostos de Carbono
Compostos de carbono/carbono (C/C) são materiais compostos à base de-carbono reforçados com fibras de carbono e seus produtos (feltro de carbono, tecido de carbono etc.). A fibra de carbono (C/C) é composta de apenas um elemento-carbono-e possui vantagens exclusivas dos materiais de carbono e grafite, como baixa densidade e excelentes propriedades térmicas, incluindo resistência à ablação, resistência ao choque térmico, alta condutividade térmica e baixo coeficiente de expansão térmica. Ele também exibe alta resistência e alto módulo de materiais compósitos. Outra propriedade importante do C/C são suas excelentes propriedades tribológicas. C/C também tem boa biocompatibilidade com o corpo humano.
Compósitos de matriz metálica reforçada com fibra de carbono
Os compósitos de matriz metálica reforçada com fibra de carbono (CFRMs) possuem uma série de excelentes propriedades, incluindo alta resistência específica, alto módulo específico, resistência a altas temperaturas, baixo coeficiente de expansão térmica, alta condutividade térmica e forte resistência à deformação térmica. O alumínio reforçado com fibra de carbono não só tem maior resistência do que as ligas de alumínio, mas também oferece uma temperatura de serviço significativamente mais alta, retendo aproximadamente 90% de sua resistência à tração, mesmo em torno de 500K. O alumínio-reforçado com fibra apresenta excelente resistência à fadiga, retendo de 63% a 84% de sua resistência à fadiga mesmo após 10 ciclos de fadiga.
Compósitos de matriz cerâmica reforçada com fibra de carbono
A fraqueza fatal da cerâmica é a sua fragilidade. O reforço da cerâmica com fibra de carbono melhora efetivamente a tenacidade, altera a morfologia da fratura e aumenta a tenacidade. As fibras também evitam a rápida propagação de fissuras. Os compósitos de matriz cerâmica-reforçados com fibra apresentam maior resistência, propriedades de choque mecânico e térmico melhoradas e resistência à fratura significativamente melhorada. Em comparação com a cerâmica comum, sua resistência à flexão é aumentada aproximadamente cinco vezes e sua resistência à fratura centenas de vezes.
Compostos de borracha reforçada com fibra de carbono
Sob as mesmas condições de flexão, os compósitos de borracha reforçados com fibra de carbono apresentam uma vida útil significativamente mais longa em comparação com a borracha comum. A condutividade térmica da borracha é duas ordens de grandeza menor que a da fibra de carbono. Quando a borracha é reforçada com fibras, as fibras de carbono formam uma rede de transferência de calor dentro do compósito, permitindo a dissipação do calor friccional e melhorando assim as propriedades térmicas, particularmente a resistência à fadiga térmica.
