Materiais inteligentes respondem em componentes compostos para oferecer a gama de propriedades desejadas, no entanto, em alguns aspectos, os processos de fabricação atuais não se desenvolveram desde o final dos anos 1960. O projeto FIBRALSPEC buscou trazê-los mais atualizados, abordando questões de sustentabilidade, enquanto melhora o desempenho.

O projeto de estruturas compostas, especialmente aqueles que usam fibras de carbono, permitiu que os engenheiros expandissem os limites da produção em direção a materiais com propriedades amplamente aprimoradas e a custos reduzidos. Ainda, depois de mais de cinco décadas de pesquisa e o estabelecimento de uma indústria crescente que fabrica uma infinidade de aplicações, há uma necessidade de novos precursores verdes (as matérias-primas usadas para fazer as fibras), que pode oferecer uma alternativa ao padrão atual da indústria de petróleo.

O projeto FIBRALSPEC financiado pela UE, conseguiu melhorar a produção de fibras de carbono a partir de recursos renováveis, como a lignina, um polímero orgânico. O projeto conseguiu usar a tecnologia de compósito reforçado para a criação de diferentes aplicações, como supercapacitores flexíveis e abrigos de emergência seguros de implantação rápida (RDSES). A FIBRALSPEC foi capaz de desenvolver linhas de produção, bem como um protótipo Operacional Mecânico-Eletro Spinner para a produção de nanofibras, anunciando uma nova geração de materiais excepcionais.

Fibras de carbono com propriedades aprimoradas

Os materiais compostos de fibra de carbono (CF) estão cada vez mais integrados em nossas vidas diárias. Esses compostos são essenciais para a geração de materiais e estruturas inteligentes. Propriedades, incluindo seu peso leve, alta resistência e baixa rigidez, tornam esses materiais atraentes para uma ampla gama de setores industriais, incluindo transporte, eletrônica e construção. Essa combinação de propriedades altamente procuradas oferece soluções de engenharia para alguns dos problemas mais complexos da ciência e tecnologia de materiais.

Ainda, como coordenador do projeto FIBRALSPEC, Professor Costas Charitidis aponta, "Mesmo que a produção em escala industrial de FCs tenha começado no final dos anos 1960, os desafios de manufatura contínuos ainda deixam muitas oportunidades de melhoria. "

A equipe FIBRALSPEC foi capaz de aplicar suas técnicas de produção à fabricação de compósitos tradicionais, por exemplo, na produção de Rapid Deployment Secure Emergency Shelter-fiberglass (RDSES-FG). Isso resultou na redução da massa unitária dos abrigos, enquanto a rigidez estrutural, a durabilidade e a usabilidade do usuário final foram aumentadas. Precursores verdes de fibras de carbono à base de lignina também foram produzidos e o processo de estabilização-oxidação foi otimizado. No que diz respeito ao aumento de processos ambientalmente responsáveis, novas técnicas foram desenvolvidas para fornecer produtos comercialmente relevantes que podem ser fabricados a partir de resíduos de fibras de carbono.

Crucialmente, o projeto aplicou a Análise do Ciclo de Vida para quantificar as credenciais verdes das estratégias de reutilização e reciclagem desde o início do processo, com o desenvolvimento do precursor, até a saída dos resíduos de fibra de carbono.

Estendendo o futuro fornecimento e disponibilidade de CFs

Uma das ambições do FIBRALSPEC era ajudar as indústrias europeias a se tornarem mais independentes da cadeia de abastecimento atual, com sua dependência de fibras de carbono importadas e precursores. Para este fim, o projeto se concentrou em parte no desenvolvimento da tecnologia de supercapacitores - usada para alimentar muitas aplicações - uma vez que oferece um enorme potencial econômico para a Europa, com oportunidades de mercado em muitos setores industriais.

Como o professor Charitidis resume, "Nosso projeto foi elaborado para ajudar a impulsionar a Europa em direção à liderança industrial e à competitividade em áreas estratégicas como os transportes, eletrônicos, aeroespacial, construção, energia e lazer. "

A equipe planeja desenvolver os resultados do projeto, demonstrando a viabilidade de expandir os processos FIBRALSPEC para níveis industriais. Parcerias industriais direcionadas permitirão a troca de conhecimento necessária para a transferência da produção em escala de laboratório para larga escala, processos de baixo custo.