Nova tecnologia de plasma da FH Aachen reduz estabilização de fibra de carbono para 7 minutos

De acordo com pt.wedoany.com-A Universidade de Ciências Aplicadas de Aachen (FH Aachen) utiliza uma nova tecnologia de plasma para reduzir o tempo da fase crítica de estabilização na produção de fibra de carbono de 60 minutos para 7 minutos, com uma redução de 80% no consumo de energia e o comprimento da linha de produção diminuído de 30 metros para cerca de 4 metros.

A fibra de carbono é um material de reforço para compósitos (plásticos reforçados com fibras, FVK), amplamente utilizado na fabricação de aeronaves, na indústria automotiva e em rotores de geradores eólicos. Atualmente, a fibra de carbono é geralmente produzida a partir do plástico poliacrilonitrila (PAN) em fornos, um processo complexo e de alto custo. As fibras de PAN são normalmente fabricadas pela Bayer (marca Dralon) ou pela Hoechst (marca Dolan). O processo tradicional divide-se em duas etapas: estabilização e carbonização. Na etapa de estabilização, a fibra de PAN passa milímetro a milímetro por um forno industrial de cerca de 30 metros de comprimento, sendo aquecida a aproximadamente 300°C por 60 minutos, resultando em enorme consumo de energia e altos custos de construção da fábrica.

Pesquisadores do Instituto de Micro-ondas e Tecnologia de Plasma (IMP) da FH Aachen descobriram que um plasma independente pode mudar essa situação. Nos primeiros testes, tentaram tratar a superfície do PAN com jatos de plasma e perceberam que, embora o plasma fornecesse energia suficiente, a ação em forma de jato concentrava a energia em pontos específicos da fibra, causando sua perfuração. Além disso, os plasmas artificiais tradicionais dependem de componentes como eletrodos. O diretor do IMP, Prof. Dr. Holger Heuermann, afirma que a equipe de pesquisa conseguiu separar o plasma dos eletrodos e moldar livremente sua forma, gerando um plasma independente de expansão cilíndrica. Esse plasma pode ser usado como ferramenta, permitindo que a fibra de PAN passe por ele sem contato direto, com calor distribuído uniformemente, evitando perfurações e possibilitando uma estabilização controlada.

No novo método, a fibra de PAN passa pelo dispositivo a uma velocidade de 1 milímetro por segundo, reduzindo o tempo total de permanência de 60 minutos para 7 minutos para estabilização completa. O consumo de energia na etapa de estabilização cai 80%, e o comprimento da linha de produção é reduzido de 30 metros para cerca de 4 metros. Os pesquisadores destacam que o dispositivo pode ser ainda mais otimizado para configurações industriais, por exemplo, com 16 novos dispositivos de plasma dispostos em uma matriz 4×4 em paralelo, reduzindo o tempo de permanência da fibra no forno para 6 minutos. Otimizações adicionais podem reduzir o tempo para no mínimo 4 minutos.