Le Kevlar et la fibre de carbone sont-ils identiques ? Qu'est-ce qui différencie le Kevlar de la fibre de carbone ?

Qu’est-ce que la fibre de carbone ?

La fibre de carbone est un matériau fibreux de carbone connu pour sa couleur noire. Il possède une combinaison de propriétés, notamment une résistance élevée, une faible densité, une excellente résistance à la corrosion, une tolérance thermique supérieure et une conductivité électrique similaire à celle du cuivre. Ce matériau est célèbre pour ses propriétés électriques, thermiques et mécaniques exceptionnelles. Les fibres de carbone sont produites par carbonisation de diverses fibres précurseurs telles que le polyacrylonitrile (PAN), le brai, la rayonne ou les fibres phénoliques. Ils peuvent être classés selon leur forme en filaments, fibres courtes et fibres coupées, ou selon leurs propriétés mécaniques en types à usage général et haute performance. Les fibres de carbone à usage général ont une résistance à la traction d'environ 1 000 MPa et un module d'environ 100 GPa. Les fibres de carbone haute performance comprennent des fibres à haute résistance (résistance de 2 000 MPa, module de 250 GPa) et des fibres à haut module (module supérieur à 300 GPa). Les fibres dont la résistance dépasse 4 000 MPa sont appelées à ultra-haute résistance, tandis que celles dont les modules sont supérieurs à 450 GPa sont dites à ultra-haut module.

Qu’est-ce que le Kevlar ?

Le Kevlar, une marque de DuPont, est un type de matériau en fibre d'aramide connu pour sa couleur jaune et ses propriétés robustes. Le nom chimique du Kevlar est poly-para-phénylène téréphtalamide et sa formule chimique se compose d'unités répétitives de -[-CO-C6H4-CONH-C6H4-NH-]-. Le Kevlar est réputé pour sa faible densité, sa haute résistance, son excellente ténacité, sa résistance aux températures élevées et sa non-conductivité, ce qui le rend facile à traiter et à façonner. Sa résistance est cinq fois supérieure à celle de l'acier de même poids, mais sa densité n'est que d'un cinquième de celle de l'acier (la densité du Kevlar est de 1,44 g/cm³ contre 7,859 g/cm³ pour l'acier). Cette combinaison unique de propriétés a rendu le Kevlar très apprécié, notamment dans les applications militaires où il est appelé"gardien d'armure."

Comparaison des propriétés mécaniques

• Fibre de carbone: La résistance à la traction varie de 2 à 7 GPa, avec un module de traction compris entre 200 et 700 GPa. Sa densité varie de 1,5 à 2,0 g/cm³, largement influencée par la structure du précurseur et la température de carbonisation. La graphitisation à 3000℃ peut augmenter la densité jusqu'à 2,0 g/cm³.

• Kevlar: La résistance est d'environ 3,6 GPa, avec un module de traction de 131 GPa et un allongement à la rupture de 2,8 %. Il peut résister à des températures à long terme jusqu'à 180 ℃, a un coefficient de dilatation thermique axiale de -2 × 10^(-6) /K et une conductivité thermique de 0,048 W/(m·K).

  
  

Caractéristiques clés de la fibre Kevlar :

• Résistance thermique permanente et ignifuge, avec un indice limite d'oxygène (LOI) supérieur à 28.

• Propriétés antistatiques permanentes.

• Résistance aux acides, aux alcalis et aux solvants organiques.

• Haute résistance, résistance à l'abrasion et résistance à la déchirure.

• Ne produit pas de gouttelettes fondues ni de gaz toxiques lorsqu'il est brûlé.

• Le tissu s'épaissit lorsqu'il est exposé au feu, améliorant ainsi ses propriétés d'étanchéité sans se briser.

Il convient de noter que les fibres de carbone colorées, y compris les variantes rouges ou multicolores, sont généralement produites en ajoutant des pigments de couleur au cours du processus de fabrication. Cette transformation de la fibre de carbone noire en fibre de carbone colorée est réalisable par des entreprises spécialisées dans les tissus et préimprégnés en fibre de carbone.

En comprenant ces différences, vous pourrez mieux apprécier les avantages et les applications uniques de chaque matériau.