Fibres de carbone à base de polyacrylonitrile-(à base de PAN- : les fibres de carbone à base de PAN-sont formées à partir de polyacrylonitrile en plusieurs étapes : filage, pré-oxydation et carbonisation. La technologie de préparation des fibres précurseurs englobe principalement la phase de production du précurseur et les phases ultérieures d’oxydation et de carbonisation. Au cours de la phase de production des précurseurs, les méthodes de filage sont classées en filage humide et filage humide par jet sec-, tandis que la production de la solution de polymérisation est classée en processus en une-étape et en deux-étapes. Le filage à sec-jet humide est un processus critique pour les-fibres de carbone hautes performances-telles que la qualité T1000-et implique l'extrusion d'une pâte polymère à travers une filière, lui permettant de voyager brièvement à travers un entrefer, puis de l'immerger dans un bain de coagulation. Ces fibres se caractérisent par une résistance élevée, une rigidité élevée, un poids léger, une résistance aux températures élevées, une résistance à la corrosion et des propriétés électriques spécifiques ; ils présentent d'excellentes performances en compression et en flexion et sont largement utilisés dans les matériaux composites renforcés.
Fibres de carbone à base de brai : les fibres de carbone à base de brai-sont fabriquées à partir de brai de pétrole ou de brai de charbon comme matières premières, subissant un processus impliquant le raffinage du brai, le filage, la pré-oxydation et la carbonisation ou la graphitisation. Le brai précurseur est classé en deux types : isotrope et anisotrope (mésophase). Le brai isotrope est généralement soufflé par fusion-ou filé par fusion-en fibres coupées, tandis que le brai mésophase peut être filé par fusion-en fibres continues, bien que le processus de filage pour ces dernières soit techniquement plus difficile. Le coût des matières premières pour les fibres à base de brai-est inférieur à celui des fibres de carbone à base de PAN-.
Fibres de carbone à base de rayonne{{0} : les fibres de carbone à base de rayonne-sont dérivées de fibres de rayonne-qui sont principalement constituées de cellulose-par un processus impliquant la déshydratation, la pyrolyse et la carbonisation ultérieure.
Fibres de carbone cultivées en phase vapeur : les fibres de carbone cultivées en phase vapeur -sont synthétisées à l'aide de matières premières telles que le benzène ou le méthane, en utilisant des métaux de transition (par exemple, le fer, le cobalt, le nickel), leurs alliages ou leurs composés comme catalyseurs, et en utilisant de l'hydrogène gazeux comme gaz porteur dans une atmosphère réductrice.
La recherche sur de nouveaux précurseurs comprend le développement de précurseurs de fibres de carbone à base de lignine-et de matières premières d'origine biologique-(telles que les copolymères acrylonitrile/crotonate de guanidine), dans le but soit de réduire les coûts de production, soit d'améliorer les performances.
La préparation des fibres précurseurs constitue une étape critique dans la production de fibres de carbone, représentant près de la moitié (environ 51 %) du coût total de production. L'optimisation du processus (comme le contrôle des paramètres du bain de coagulation et du taux d'étirage) est cruciale pour les propriétés de la fibre précurseur.
