4 fabricants de fibres de carbone en 2026

Qu'est-ce que la fibre de carbone ?

La fibre de carbone, également appelée graphite, est une fibre entièrement constituée de carbone (C).

Il existe deux types de fibres de carbone, les fibres de carbone à base de PAN et les fibres de carbone à base de brai, qui présentent les caractéristiques du carbone, telles qu'une excellente résistance à la chaleur et une excellente conductivité électrique. Les fibres de carbone présentent de nombreux avantages, tels que la légèreté, la résistance et la dureté, et sont donc utilisées dans de nombreux domaines.

Toutefois, du fait de leur prix élevé, il existe encore de nombreux domaines dans lesquels elles ne sont pas utilisées à l'heure actuelle.

Utilisations des fibres de carbone

Les fibres de carbone sont utilisées dans un grand nombre de domaines comme alternative aux matériaux métalliques, tirant le meilleur parti de leurs propriétés de légèreté tout en conservant leur résistance. Par ailleurs, leur flexibilité, leur conductivité électrique, leur résistance à la corrosion et leur ignifugation leur confèrent un large éventail d'applications.

Il est rarement utilisé seul et est généralement associé à des matériaux tels que des résines, des céramiques et des métaux sous forme de composites à base de fibres de carbone. Il est utilisé dans des domaines tels que les avions, les fusées et les satellites, où la réduction du poids et une grande résistance sont nécessaires. Il est également utilisé dans les équipements médicaux tels que les membres artificiels, les fauteuils roulants et les lits d'infirmerie.

Dans l'industrie automobile en particulier, les fibres de carbone jouent un rôle important, car la réduction du poids des véhicules permet d'améliorer le rendement énergétique. C'est pourquoi les fibres de carbone sont utilisées dans une large gamme de véhicules, des voitures de course aux voitures ordinaires. En raison de leur résistance et de leur élasticité, elles sont également utilisées dans les équipements sportifs, tels que les clubs de golf, les cannes à pêche, les cadres de vélo, les raquettes de tennis, les skis et les snowboards.

À l'avenir, les feuilles de fibres de carbone pourraient également être utilisées dans les domaines de l'architecture et du génie civil pour améliorer la résistance aux tremblements de terre en les appliquant aux structures en béton, ou comme matériaux de remplacement pour les câbles des ponts suspendus et les armatures en acier.

Types de fibres de carbone

Il existe deux types de fibres de carbone, en fonction de la matière première utilisée.

1. Fibres de carbone à base de PAN

Les fibres de carbone fabriquées à partir de fibres de polyacrylonitrile (PAN) carbonisées sont utilisées dans de nombreux secteurs industriels et sont largement utilisées dans des applications familières de loisirs et de sports.

Les fibres de carbone à base de PAN ont des filaments (fils simples) d'un diamètre de 5 à 15 µm et sont utilisées en faisceaux. Le type de câble régulier comporte 30 000 filaments et le type de câble large 48 000 filaments.

2. Fibres de carbone à base de brai

Les fibres de carbone à base de brai sont produites à partir de solides noirs (brai) obtenus par distillation du pétrole brut, dont les composants volatils ont été éliminés. Elles ont la particularité d'avoir un module d'élasticité réglable et sont utilisées pour des produits qui ne nécessitent pas une grande élasticité ou, au contraire, pour lesquels une grande élasticité est nécessaire.

Les fibres de carbone à base de brai ont également un diamètre de fibre unique de 10 à 15 µm et sont classées en fibres de brai mésophasées et en fibres de brai isotropes. Les fibres à pas isotrope se caractérisent par une résistance élevée à la chaleur et au frottement, ce qui les rend utiles pour les plaquettes de frein des voitures. Les fibres à pas mésophasé se caractérisent par un temps de convergence vibratoire court.

Les propriétés des fibres à pas mésophasé sont très utiles pour résoudre les problèmes de vibration des machines, en particulier dans les équipements de fabrication de semi-conducteurs et d'écrans à cristaux liquides, qui ne sont pas sensibles aux vibrations et sont donc utilisés en très grand nombre.

Autres informations sur les fibres de carbone

Méthodes de production des fibres de carbone

1. Fibres de carbone à base de PAN
Dans le processus de résistance à la flamme, les fibres PAN sont oxydées à une température de 200-300 °C, ce qui transforme les molécules en une structure cyclique. Dans le processus de carbonisation qui suit, la chaleur est appliquée dans un environnement de gaz inerte à une température de 1 000 °C ou plus pour convertir la structure moléculaire en une structure cristalline de carbone.

Une fois le processus de carbonisation terminé, on obtient encore des fibres de carbone présentant une résistance et un module d'élasticité élevés, mais la poursuite de la graphitisation à des températures supérieures à 2 000 °C permet d'obtenir des fibres de graphite présentant une résistance légèrement inférieure, mais un module d'élasticité très élevé.

2. Fibres de carbone à base de brai
Elles sont fabriquées par fibrage et frittage de brai de houille ou de brai de pétrole. De longues fibres sont formées à partir du brai dans un processus de filage par fusion avant l'ignifugation, qui est ensuite stabilisé pour obtenir des fibres précurseuses.

Comme pour les fibres de carbone à base de PAN, les fibres précurseuses subissent des processus d'ignifugation, de carbonisation et de graphitisation pour obtenir des fibres de carbone à base de brai.