Influência da temperatura e composição dos gases no recobrimento de fibras de carbono com etanol

Abstract

O método de infiltração química em fase vapor (CVI – Chemical Vapor Infiltration) é uma variante da técnica de deposição química em fase vapor (CVD – Chemical Vapor Deposition) e foi desenvolvida em 1960 para a produzir compósitos carbono-carbono e compósitos de matriz cerâmica. O processo consiste na decomposição de um gás precursor que contém hidrocarbonetos para formação de um recobrimento sobre um substrato poroso, melhorando as propriedades do material, permitindo que seja aplicado em diversas áreas como setor aeroespacial, odontológico e computação. Nesse presente trabalho o CVI foi utilizado para revestir as fibras de feltros de carbono com uma camada de carbono pirolítico. Para tanto foi usado um reator tubular de parede quente operando na faixa de 900°C a 1200°C, com os gases H2 e N2 para redução e arraste do reagente precursor de carbono, o etanol. Por meio de análises feitas pela microscopia eletrônica de varredura (MEV) e por espectroscopia RAMAN verificou-se que além da formação de filme de carbono pirolítico ocorreu também a formação de nanofibras de carbono (NFC) pelas amostras. Observou-se forte influência da temperatura e composição dos gases na taxa de deposição do material depositado. Além disso, houve mais deposição de NFCs para as amostras feitas por meio do gás H2 em temperaturas mais baixas enquanto que para o gás N2 houve mais recobrimento de carbono pirolítico em temperaturas mais elevadas. Contudo, para a mistura de ambos os gases ocorreu mais deposição de carbono pirolítico devido a influência do gás N2 que possui maior inércia química e viscosidade do que o H2.