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Classificazione della fibra di carbonio: in base alla resistenza alla trazione e al modulo elastico

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Classificazione della fibra di carbonio: in base alla resistenza alla trazione e al modulo elastico

2024-11-15

Il modulo elastico si riferisce all'elasticità del materiale durante lo stiramento, con il suo valore che rappresenta il rapporto tra la forza richiesta per stirare una lunghezza unitaria di materiale e la sua area trasversale (espressa in valori M). Maggiore è il modulo di trazione, maggiore è la resistenza del materiale allo stiramento, il che significa che sotto una forza esterna, è meno probabile che la forma del materiale cambi e può sopportare maggiori forze di trazione, esibendo quindi migliori proprietà di trazione.

La resistenza alla trazione si riferisce alla massima sollecitazione di trazione che un campione può sopportare in una prova di trazione, in genere espressa in MPa (valore T), fino alla rottura del campione. L'avanzamento nazionale della tecnologia della fibra di carbonio si concentra principalmente sullo sviluppo e l'applicazione ingegneristica di processi per la produzione di fibre di carbonio ad alta resistenza (ad esempio, grado T1100) e ad alto modulo (ad esempio, grado M55).

Boma in fibra di carbonio tondo 3K con logo circolare rosso (2).jpg

Classificazione della fibra di carbonio: le fibre di traino grandi hanno costi inferiori, le fibre di traino piccole offrono prestazioni migliori

Le fibre di carbonio possono essere classificate in small tow e large tow in base al numero di fibre. Le fibre di carbonio small tow hanno raggiunto alti livelli di proprietà meccaniche e altri indicatori, ma il loro processo di produzione è difficile e costoso. Sono utilizzate principalmente in settori ad alta tecnologia come l'industria aerospaziale e militare, nonché in prodotti di alto valore in articoli sportivi, come aeroplani, missili, razzi, satelliti, canne da pesca, mazze da golf e racchette da tennis. D'altro canto, le fibre di carbonio large tow hanno prestazioni relativamente inferiori ma anche costi di produzione inferiori. Pertanto, sono in genere utilizzate in settori industriali di base, tra cui pale di turbine eoliche, rinforzi edilizi, componenti automobilistici e serbatoi di stoccaggio dell'idrogeno. Rispetto alle fibre small tow, il vantaggio principale delle fibre di carbonio large tow è la loro capacità di aumentare significativamente la capacità di produzione di filamenti singoli nelle stesse condizioni di produzione, riducendo così i costi di produzione. Anche la loro efficienza di laminazione nella preparazione dei materiali compositi è più elevata, con costi di produzione ridotti di oltre il 30%. Ciò aiuta a superare i limiti di prezzo della fibra di carbonio e ad ampliare la sua gamma di applicazioni, gettando le basi per un uso più ampio dei compositi in fibra di carbonio. Una volta ridotti i costi delle materie prime delle grandi fibre di carbonio, diminuiscono anche i costi di produzione a valle per la lavorazione dei prodotti finiti, migliorando la redditività. Pertanto, il vantaggio competitivo della filiera a monte e a valle dell'industria delle grandi fibre di carbonio risiede in questa riduzione dei costi.