Fibras de carboneto de silício - Silicon carbide fibers
As fibras de carboneto de silício são fibras com diâmetro de 5 a 150 micrômetros e compostas principalmente por moléculas de carboneto de silício . Dependendo do processo de fabricação, eles podem ter algum excesso de silício ou carbono, ou ter uma pequena quantidade de oxigênio. Em relação às fibras orgânicas e algumas fibras cerâmicas, as fibras de carboneto de silício têm alta rigidez, alta resistência à tração, baixo peso, alta resistência química, tolerância a altas temperaturas e baixa expansão térmica. (refs) Essas propriedades tornaram a fibra de carboneto de silício a escolha para componentes de seção quente na próxima geração de turbinas a gás, por exemplo, o motor LEAP da GE (General Electric).
Existem várias abordagens de fabricação para fazer fibras de carboneto de silício. Aquele com a mais longa experiência histórica, inventado em 1975 e chamado de processo Yajima, usa um polímero líquido pré-cerâmico que é injetado através de uma fieira para produzir fibras verdes solidificadas (crus) que passam por uma série de etapas de processamento, incluindo um tempo significativo em fornos de alta temperatura para converter o polímero na química de SiC desejada. Essas fibras são normalmente menores que 20 mícrons de diâmetro e fornecidas como cabos torcidos contendo mais de 300 fibras. Várias empresas empregam alguma variação dessa técnica, incluindo Nippon Carbon (Japão), Ube Industries (Japão) e o consórcio NGS (EUA).
Uma segunda abordagem utiliza a deposição química de vapor (CVD) para formar carboneto de silício em um núcleo central de um material diferente conforme o núcleo atravessa um reator de alta temperatura. Desenvolvido pela Textron (agora Specialty Materials Inc, localizada em Massachusetts) há mais de 40 anos, o depósito de carboneto de silício resultante da reação CVD em fase gasosa se acumula em um núcleo de carbono com uma microestrutura colunar. A fibra, vendida como família de produtos SCS, é relativamente grande em diâmetro, medindo de aproximadamente 80 a 140 mícrons.
O CVD acionado por laser (LCVD) é uma abordagem relacionada usando múltiplos feixes de laser como fonte de energia para incitar a reação de fase gasosa, com a diferença significativa de que as fibras crescem conforme formadas e não em qualquer estrutura central. As fibras LCVD são fabricadas em uma matriz paralela, pois cada feixe de laser corresponde a uma fibra depositada, com taxas de crescimento variando de 100 mícrons a mais de 1 milímetro por segundo e diâmetros de fibra variando de 20 a 80 mícrons. A Free Form Fibers, com sede no interior do estado de Nova York, desenvolveu a tecnologia LCVD nos últimos 10 anos.