Carboneto de boro utilizado como material de reforço de fibras
O carboneto de boro (fórmula química: B₄C ) é um excelente material de reforço de fibras, valorizado no fabrico de compósitos principalmente pela sua dureza ultra-elevada (perdendo apenas para o diamante e o nitreto cúbico de boro), elevada relação resistência-peso e excelente estabilidade química/térmica. A sua principal aplicação como reforço reside no melhoramento das propriedades mecânicas e da resistência ambiental de matrizes compósitas (por exemplo, metais, cerâmicas, polímeros).
Principais cenários de aplicação como reforço de fibras
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Compósitos Aeroespaciais e de Defesa
- Utilizado para reforçar matrizes metálicas leves (por exemplo, alumínio, ligas de titânio) ou matrizes cerâmicas (por exemplo, alumina, carboneto de silício) para o fabrico de componentes como lâminas de motores de aeronaves, cones de nariz de mísseis e placas de blindagem.
- Vantagem: As fibras de carboneto de boro acrescentam uma elevada dureza e resistência ao desgaste ao compósito, mantendo o peso global baixo, o que é essencial para reduzir o consumo de combustível das aeronaves e melhorar a mobilidade da blindagem (por exemplo, coletes à prova de bala para uso militar).
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Componentes Industriais de Alta Temperatura
- Reforça os compostos cerâmicos resistentes ao calor para produtos como revestimentos de fornos, bicos de alta temperatura e escudos de proteção térmica (por exemplo, em fornos industriais ou sistemas de lançamento de foguetões).
- Justificação: Mantém a estabilidade estrutural a temperaturas até 2.400 °C (em atmosfera inerte) e resiste à oxidação, evitando a deformação ou degradação do compósito sob calor extremo.
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Peças de engenharia resistentes ao desgaste
- Misturado com matrizes poliméricas (por exemplo, resinas epóxi) ou matrizes metálicas para produzir componentes de elevado desgaste, tais como impulsores de bombas, arestas de ferramentas de corte e empanques mecânicos (utilizados na mineração, perfuração de petróleo ou fabrico de máquinas).
- Benefício: A sua elevada dureza (dureza de Mohs ~9,3) reduz significativamente o desgaste da superfície por fricção ou abrasão, prolongando a vida útil das peças em 2 a 5 vezes em comparação com os materiais não reforçados.
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Compósitos de blindagem para a indústria nuclear
- Reforça as matrizes de polímero ou betão para materiais de blindagem de neutrões em reatores nucleares ou instalações de armazenamento de resíduos radioativos.
- Propriedade única: os átomos de boro têm uma grande capacidade de absorver neutrões (elevada secção de choque de captura de neutrões), tornando os compósitos reforçados com fibras de carboneto de boro eficazes no bloqueio de radiações prejudiciais sem adicionar peso excessivo.