Les cadres de vélos de compétition sont aujourd’hui faits en fibre de carbone. © clarkmaxwell, Flickr, CC by-nc-nd 2.0

Sciences

Fibre de carbone

DéfinitionClassé sous :physique , fibre de carbone , matériau composite

Par Nathalie Mayer, Futura

 

Les fibres de carbone sont particulièrement fines — de l'ordre de 5 à 10 micromètres de diamètre — et composées presque exclusivement d'atomes de carbone — plus quelques pourcents d'atomes d'azote, d'oxygène et d'hydrogène. Elles servent notamment à renforcer certains matériaux composites.

Caractéristiques et avantages de la fibre de carbone

Les fibres de carbone ont certains avantages :

  • Elles conduisent bien l'électricité et la chaleur (avantages qui peuvent aussi devenir des inconvénients selon l'application).
  • Elles sont rigides (leur module d'élasticité peut toutefois varier en fonction des paramètres de mise en œuvre).
  • Elles résistent bien à la traction, tout comme à la compression. Elles s'avèrent, en ce sens, même aussi solides que l'acier, voire plus.
  • Elles sont près de 70 % plus légères que l'acier.

La fibre de carbone dans l'industrie : voiture, avion…

Ces caractéristiques intéressent beaucoup l'industrie. L'industrie automobile espère, par exemple, en intégrant des fibres de carbone dans les automobiles, en alléger la masse de plusieurs centaines de kilogrammes. Quant à l'aéronautique, l'Airbus A380 bénéficie déjà largement de la légèreté des fibres de carbone.

Fabrication et inconvénients de la fibre de carbone

Les fibres de carbone sont produites à partir de précurseurs chimiques comme le polyacrylonitrile (PAN : [CH2-CH-CH]n). Les fibres de PAN sont d'abord oxydées puis on procède à une étape dite de « carbonisation ». Une étape de graphitation complète le tout lorsque l'on cherche à obtenir des fibres de carbone plus rigides.

Résultat, la fibre de carbone reste relativement chère notamment parce que sa production s'avère très énergivore. Les procédés industriels sont plus longs que ceux mis en œuvre pour produire des pièces en matériaux classiques.

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