Plus légère et plus solide que le fer et le béton, la fibre de carbone trouve une multitude d’applications, des secteurs industriels à l’aérospatiale, en passant par les équipements sportifs. Retrouvez, dans cette section, des exemples d’observation et de mesure de fibre de carbone au microscope numérique.

Observation et mesure de fibre de carbone au microscope numérique

Qu’est-ce que la fibre de carbone ?

La fibre de carbone est produite par carbonisation de fibres acryliques (fibres de polyacrylonitrile), appelées précurseur polyacrylonitrile (PAN), à une température d’environ 1000°C. Les précurseurs PAN présentent un diamètre de 5 à 15 micromètres, soit moins d’un dixième d’un cheveu humain. Malgré cette finesse, la résistance à la traction de la fibre de carbone est près de 10 fois supérieure à celle du fer, sa densité (masse par volume) près d’un quart supérieure et sa résistance spécifique (résistance par poids) près de 40 fois supérieure. Ce matériau combine ainsi haute résistance (difficile à rompre) et haut module d’élasticité (difficile à déformer).

Qu’est-ce que le PRFC ?

PRFC signifie plastique renforcé de fibre de carbone.
Les plastiques renforcés de fibre sont des matériaux composites combinant au moins deux matériaux. L’ajout de fibres permet d’améliorer la rigidité et la résistance du plastique. Les plastiques auxquels est ajoutée de la fibre de carbone sont appelés plastiques renforcés de fibre de carbone (PRFC). Outre leurs hautes rigidité et résistance, ces matériaux se caractérisent par leur conductivité, leur résistance thermique, leur faible dilatation thermique, leur auto-lubrification et leur radiotransparence.
Les PRFC possèdent ainsi des propriétés exceptionnelles mais sont plus onéreux que les plastiques renforcés de fibre de verre (PRFV).
Ils présentent également des inconvénients. Ils sont notamment difficiles à usiner, ont tendance à s’assombrir et la forme des fibres reste visible à leur surface.

Exemples d’applications de la fibre de carbone

La fibre de carbone est exploitée dans de nombreuses industries. Voici quelques-unes de ses principales applications.

Automobile, moto
Applications : Toits, ailerons, embases de siège, roues, couvercles de pot d’échappement, châssis
Aérospatiale
Applications : Composants de fusée et satellites artificiels
Aéronautique
Applications : Fuselages d’avions, hélices d’hélicoptères
Ferroviaire
Applications : Carrosseries de train, bogies
Machinerie industrielle
Applications : Composants de robot, pinces, bras et portiques de transfert
Appareils électriques
Applications : Boîtiers, notamment boîtiers de PC et coques de smartphone
Produits du quotidien
Applications : Montures de lunettes et de solaires, casques
Cuves sous pression
Applications : Réservoirs de gaz naturel comprimé (GNC), réservoirs d’hydrogène, bouteilles d’oxygène pour la lutte contre l’incendie
Équipements médicaux
Applications : Tables d’appareil de radiographie, cassettes à rayon X
Bien-être social, soins infirmiers
Applications : Fauteuils roulants, prothèses de jambe, combinaisons d’assistance
Sport
Applications : Manches de club de golf, raquettes de tennis, cadres de vélo
Loisirs
Applications : Cannes à pêche, yachts, cruisers, skis, snowboards

Exemples d’observation et de mesure de fibre de carbone au microscope numérique

Voici les derniers exemples d’observation et de mesure de fibre de carbone au microscope numérique 4K Série VHX de KEYENCE.

Observation en coupe de fibre de carbone
VHX-E2500, 2500×, éclairage coaxial
Observation de fissures sur une plaque de PRFC stratifié
ZS-200, 1000×, éclairage coaxial + assemblage d’image
La fonction d’assemblage d’image permet d’observer une large zone en haute résolution.
Observation d’un tissage de fibre de carbone pour carrosserie automobile
VHX-E20, 20×, éclairage annulaire
Image en mode d’ombres accentuées
VHX-E20, 20×, éclairage annulaire
Mode d’ombres accentuées + image couleur
Le mode d’ombres accentuées permet d’observer les fines irrégularités à la surface de la fibre sans microscope électronique à balayage (SEM).
Mesure automatique de surface sur la vue en coupe du manche d’un club de golf
ZS-200, 1000×, éclairage coaxial, avant la mesure
ZS-200, 1000×, éclairage coaxial, après la mesure automatique de surface
La mesure du rapport de surface des fibres de carbone via la fonction de mesure automatique de surface permet d’analyser la résistance et le poids du manche du club de golf.
Mesure automatique de surface sur la vue en coupe d’un réservoir de carburant
VHX-E500, 2000×, éclairage coaxial, avant la mesure
VHX-E500, 2000×, éclairage coaxial, après la mesure automatique de surface
La fonction de mesure automatique de surface simple d’utilisation permet une mesure d’une grande précision.