Carbeto de silício reforçado com fibra de carbono

O carbeto de silício reforçado com fibra de carbono (CFRSC) é um material cerâmico avançado com excelentes propriedades de dureza, oxidação e resistência à corrosão, que é frequentemente utilizado em aplicações aeroespaciais, como planos de controle, bordas de ataque de asas e cones de nariz.

A produção de compostos de C/SiC envolve várias etapas de produção. Primeiro, as peças impressas são impregnadas com solução de resina antes de serem carbonizadas e infiltradas com infiltração de silício líquido (LSI).

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O carbeto de silício reforçado com fibra de carbono oferece dureza e resistência à temperatura superiores, além de ser altamente estável em ambientes adversos, o que o torna uma excelente opção de material para aplicações aeroespaciais. Infelizmente, seu processo de fabricação complexo e os custos mais altos das matérias-primas tornam a produção do CFR-SiC cara; no entanto, as pesquisas em andamento devem ajudar a reduzir os custos de produção no futuro.

Os compósitos de carbeto de silício reforçados com fibra de carbono apresentam um comportamento de fratura não linear devido à ponte de rachaduras e à deflexão entre as fibras de carbono. Esse mecanismo pode evitar a falha frágil catastrófica e, ao mesmo tempo, aumentar o módulo Weibull das barras de Cf/SiC; esse aumento pode ocorrer por meio de uma melhor propagação de trincas ou de uma menor resistência característica média, o que torna essas cerâmicas ideais para a impressão 3D, permitindo a produção de geometrias complexas de componentes sem a necessidade de operações de usinagem dispendiosas.

Resistência ao desgaste

O carbeto de silício reforçado com fibra de carbono apresenta uma impressionante resistência ao desgaste em comparação com outros materiais cerâmicos e demonstrou resultados positivos de proliferação celular, bem como alta resistência à flexão e baixo coeficiente de atrito. Também é biocompatível, proporcionando maior crescimento celular. Além disso, o carbeto de silício reforçado com fibra de carbono apresenta excelente resistência ao desgaste em comparação com seus equivalentes cerâmicos e, ao mesmo tempo, é biocompatível, além de apresentar ótimos resultados de crescimento celular ao longo do tempo. Por fim, apresenta excelente resistência ao desgaste no que diz respeito ao crescimento e à proliferação celular, além de ter alta resistência à flexão com um coeficiente de atrito extremamente baixo para melhores resultados de proliferação celular e proliferação celular, ao mesmo tempo em que possui alta resistência à flexão e baixo coeficiente de atrito para facilidade de uso e resultados de crescimento/proliferação celular em cultura/proliferação e proliferação celular; a alta resistência à flexão/baixo coeficiente de atrito faz com que o carbeto de silício reforçado com fibra de carbono seja a escolha ideal de material em comparação com suas contrapartes cerâmicas para resultados de cultura/proliferação celular e resultados de proliferação celular em cultura/proliferação de crescimento/proliferação celular e, ao mesmo tempo, possui alta resistência à flexão e baixo coeficiente de atrito/coeficiente de atrito/coeficiente de atrito/propriedades de atrito/resistência à flexão/fricção para facilitar o processamento/resistência à flexão/resistência à flexão/resistência à flexão para manuseio/flexão em geral.

As cerâmicas reforçadas com fibra de carbono têm sido cada vez mais utilizadas como materiais estruturais de alta temperatura em aplicações aeroespaciais, de armas militares e de equipamentos. Para suportar condições extremas nesses campos, como tolerância a danos, resistência a choques térmicos, resistência à corrosão química, resistência à fadiga e resistência à oxidação.

A preparação de compósitos densos de SiC reforçados com fibra de carbono envolve a cobertura da região do feixe de fibras com carbono denso para densificá-la; a laminação de um pré-impregnado contendo pó de silício e resina de fonte de carbono em camadas alternadas até a moldagem do laminado para produzir um corpo verde; e, em seguida, a carbonização em temperaturas entre 900 e 1350 graus Celsius.

Resistência à flexão

O carbeto de silício reforçado com fibra de carbono (CFRC) é um material cerâmico excepcionalmente duro e resistente a altas temperaturas, usado para componentes de veículos aeroespaciais, como planos de controle, bordas de asas e cones de nariz; pastilhas de freio; discos de carros de corrida etc.

A cerâmica é produzida por meio da infiltração de silício derretido em pré-formas porosas feitas de tecido de fibra de carbono usando a tecnologia de infiltração por fusão reativa (RMI) ou usando a pirólise de impregnação de polímero organometálico ou tecnologias de infiltração de vapor químico [1].

Nesse estudo, a flexão de quatro pontos foi empregada para avaliar a resistência à flexão das CMCs de Cf/SiC e compará-la com a do SiC monolítico. Os resultados demonstraram que as CMCs de Cf/SiC eram muito mais resistentes do que o SiC monolítico.

Alongamento flexural na ruptura

O alongamento flexural na ruptura (FEB) é um dos principais parâmetros em manufatura e engenharia, medindo o quanto o material pode ser esticado antes de se romper e fornecendo informações sobre sua ductilidade. Os projetistas e engenheiros usam os dados do FEB como base para selecionar os materiais adequados para os projetos.

Os inventores criaram um método para produzir compósitos densos de carbeto de silício reforçados com fibra de carbono com resistência superior, cobrindo a região do feixe com carbono vítreo derivado da resina para evitar danos às fibras de carbono. Seu processo utiliza a tecnologia de sinterização por reação e permite a produção rápida de grandes volumes de compostos densos em um curto espaço de tempo.

A osteólise periprotética induzida por partículas é um elemento essencial para garantir o sucesso em longo prazo das próteses de joelho e, para diminuir esse risco, é necessário encontrar um novo material que replique de forma mais próxima do que nunca os pares tribológicos das articulações in vivo.

Resistência à corrosão

Os compostos de carbeto de silício reforçados com fibra de carbono (C/SiC) apresentam excelente resistência à oxidação e à corrosão, o que os torna adequados para aplicações como sistemas de armazenamento de energia térmica e fluidos de transferência de calor. Além disso, os compostos de C/SiC demonstraram propriedades excepcionais de biocompatibilidade.

Em geral, os compostos de C/SiC consistem em resinas de fonte de carbono, como fenol, furano ou breu, para seu material de matriz. Por meio da infiltração reativa de fusão (RMI), o silício derretido se infiltra por ação capilar nessa matriz de carbono para formar uma pré-forma porosa de SiC.

O compósito obtido com essa pesquisa apresenta uma resistência muito maior do que as matrizes de carbono padrão, apesar de ter grandes poros abertos, mesmo com sua porosidade considerável. Além disso, sua superfície é revestida com SiC, o que a protege dos efeitos corrosivos nocivos do metal fundido e, ao mesmo tempo, tem baixa condutividade elétrica para reduzir as chances de curto-circuito elétrico em caso de incêndios ou acidentes.