Du noir de carbone à la fibre de carbone

Résumé du document

Sixième élément de la classification périodique, avec un poids atomique de 12 (ou 14 pour son isotope le plus connu), l'élément carbone est remarquable à plus d'un titre.
Bien qu'il ne soit présent dans la croûte terrestre qu'à raison de 0.1% (alors que sur le plan quantitatif l'oxygène et le silicium sont plusieurs centaine de fois plus importantes), il joue dans la
nature un rôle qualitatif essentiel. C'est le constituant fondamental de la matière vivante puisqu'il forme la trame de toutes les molécules qui la constituent. Ce n'est pas un hasard si le carbone a été choisi par la vie mais en raison de son aptitude à former un très grand nombre de molécules différentes. Le nombre des composés du carbone, naturels ou synthétiques, surpasse le nombre des
composés de tous les autres éléments réunis et dépasse le million. Les chimistes en créent d'ailleurs
sans cesse de nouveaux. Dans la nature le carbone se trouve, sous forme combinée, dans les roches calcaires
(carbonates), le gaz carbonique de l'air (base de la synthèse chlorophyllienne), le pétrole, les houilles,
le gaz naturel et à l'état élémentaire sous la forme de graphite et de diamant.

Extraits

[...] Dans ce cas, on use de presses de compression isostatique. III/ Cuisson La cuisson consiste à effectuer la pyrolyse du liant pour obtenir un produit carboné cuit ne comprenant pratiquement plus d'hydrogène. C'est un stage critique au cours duquel les produits peuvent subir des déformations et sont soumis à des contraintes capables d'entraîner leur fissuration ou leur casse. Dans une première phase, les produits se ramollissent en raison de la fusion du liant et peuvent également gonfler par suite des premiers dégagements de matières volatiles. [...]

[...] I.4/ Choix du liant Les liants utilisables sont les résines synthétiques, les sucres et mélasses, les goudrons et les brais. Les liants couramment utilisés sont les brais et les goudrons obtenus lors de la distillation de la houille. Les goudrons peuvent être employés à la température ambiante mais les brais, dont le point de ramollissement se situe entre 50 et 90°C doivent être employés à chaud, la température de mélange ou de malaxage est alors de 150 à 180°C. Le liant doit pouvoir mouiller facilement les matières de corps et conduire à des liaisons solides entre grains. [...]

[...] Celle-ci sera parfaite à condition de maintenir en tension la fibre durant tout le processus de fabrication. Voici l'évolution des constituants en cours de fabrication : Filature Oxydation Carbonisation Graphitisation C Composition H / % N / O / 8 / / ENIT Mémoire matériaux : Du noir de carbone à la fibre de carbone 2005/2006 LIAIGRE TURLIER GRELLIER 24 III.2/ Les fibres ex-Brai Le brai est issu de résidus de houille ou de pétrole. C'est un mélange d'hydrocarbures aromatiques. [...]

[...] ENIT Mémoire matériaux : Du noir de carbone à la fibre de carbone 2005/2006 LIAIGRE TURLIER GRELLIER 20 LES FIBRES DE CARBONE Les premières fibres de carbone furent sans aucun doute les filaments pour lampes à incandescence fabriqués par Edison, qui carbonisait des fils de coton ou de fines fibres de bambou, en 1880. Mais ce n'est qu'au cours des années 50, que la production de fibres de carbone débuta à partir de cellulose régénérée et celle de tissus et de feutres pour l'isolation thermique à haute température. On produit aujourd'hui tonnes de fibres de carbone très performantes (contre tonnes en 1990) dont 48% et 41% sont respectivement produites au Japon et aux Etats-Unis. [...]

[...] Le dégagement des matières volatiles, au cours de la pyrolyse du liant, entraîne la création d'une porosité. Celle-ci varie en fonction de la formulation, du mode de mise en forme, des conditions de cuisson et, évidemment, de la teneur en liant et de sa nature mais peut atteindre 30% du volume des pièces. Pour accroître la densité, les caractéristiques mécaniques et la conductibilité du matériau, on peut procéder à une imprégnation des pièces par un imprégnant organique suivie d'une cokéfaction. [...]