Les matériaux en fibre de carbone gagnent en popularité en raison de leur large gamme d'applications dans l'aérospatiale, l'automobile, le transport ferroviaire, les dispositifs médicaux haut de gamme et les équipements sportifs. Ses propriétés à haute résistance ont apporté un nouvel espoir de développement dans de nombreuses industries. La fibre de carbone peut être classée en types à base de pétrole et à base de bio. À l'heure actuelle, la fibre de carbone à base de pétrole a des performances supérieures et un volume de production plus élevé que la fibre de carbone à base de bio, mais ce dernier a toujours un potentiel important.
La fibre de carbone à base de pétrole domine le marché
Les produits en fibre de carbone à base de pétrole sont actuellement les leaders du marché. Il s'agit notamment des fibres de carbone basées sur le polyacrylonitrile (PAN), basées sur la hauteur et à base de viscose. Les fibres de carbone PAN représentent plus de 90% de la production totale de fibres de carbone, les fibres à base de hauteur représentent environ 7% et les fibres à base de viscose représentent environ 1%. Cette différence est principalement due aux différences de performance et de difficulté de traitement. La fibre de carbone Pan est le produit dominant du marché et la pierre angulaire de la position du marché de la fibre de carbone à base de pétrole.
La fibre de carbone est un filament mince étonnant en cristaux de carbone presque purs avec un diamètre de micromètres 5 - 10. Il a cinq fois la résistance mécanique et deux fois la dureté de l'acier. La fibre de carbone était à l'origine fabriquée à partir de matériaux à base de plantes tels que la cellulose et la rayonne, mais a ensuite été remplacé par des produits à base de pétrole en raison de leur coût plus faible et de meilleures performances.
Pour faire de la fibre de carbone, le pétrole est d'abord transformé en casserole hautement toxique. Il est entraîné dans des filaments fins puis chauffés dans des fours sans oxygène. Cependant, ce processus de production consomme une énergie considérable et génère de nombreuses émissions et toxines. Contrairement au passé, lorsque le coût était la principale préoccupation, la durabilité est désormais plus critique et le pétrole n'est plus aussi bon marché.
Pourquoi développer une fibre de carbone bio?
Par rapport aux fibres PAN, la fibre de carbone à base de bio a des performances à bas à bas de gamme. Alors pourquoi le développer? Cela nécessite de comprendre les inconvénients de la fibre de carbone à base de pétrole.
La production de fibres de carbone à base de pétrole est à forte intensité énergétique, produit des substances nocives et nuit à l'environnement. De plus, les produits en fibre de carbone sont difficiles à recycler, entraînant des coûts de production élevés et des difficultés de post-traitement. Pour réduire les coûts de production et la dépendance à l'égard des matières premières fossiles, la recherche sur les précurseurs de fibre de carbone bio-basée est attirée. Par exemple, la lignine, la glycérine et les sucres lignocellulosiques sont explorés comme des matières premières alternatives.
La protection de l'environnement est un problème mondial urgent et un consensus entre tous les pays. Bien que les matériaux en fibre de carbone aient des avantages évidents, ils ne sont pas respectueux de l'environnement. Par conséquent, les scientifiques recherchent des solutions et la «neutralité du carbone» est devenue une force motrice pour le développement de la fibre de carbone bio. La fibre de carbone à base de pétrole ne peut pas remplacer la fibre de carbone bio-basée, et à l'avenir, les deux types se développeront en parallèle. La clé est quelle direction verra de plus grandes percées et des réalisations.
