Divisão de raios-X da Brooke, Wang Jinbo.

Os compostos reforçados com fibra de carbono (CFRP) estão recebendo atenção generalizada como materiais-chave para a próxima geração de tecnologias e indústrias devido às suas propriedades de alta resistência à tração, alta rigidez e leveza.

Efeitos das propriedades mecânicas do CFRP

As propriedades mecânicas do CFRP são claramente afetadas por vários fatores:

A orientação e a densidade da fibra de carbono afetam diretamente seu desempenho.

2) A presença de lacunas e defeitos internos também pode ter um impacto importante.

Uma compreensão aprofundada dessas estruturas internas é fundamental para avaliar com precisão a resistência do CFRP e otimizar seu design.

Desafios e necessidades da análise estrutural interna

A análise da estrutura interna do CFRP requer ser capaz de distinguir entre pequenas configurações de mícrons que são sub-mícrons.

1) Os métodos destrutivos tradicionais exigem o corte de amostras, o que pode alterar a estrutura do material e afetar a precisão da análise.

Assim, a tecnologia de imagem de alta resolução e não destrutiva torna-se um meio necessário para obter informações detalhadas e confiáveis.

Vantagens do microscópio de raios X 3D de alta resolução (XRM)

1) Permite a visualização tridimensional da estrutura interna do CFRP de forma não destrutiva.

2) A orientação e a densidade da fibra de carbono podem ser observadas com clareza e precisão, as lacunas e defeitos internos podem ser detectados e as lacunas entre as fibras podem ser analisadas quantitativamente.

Características do sistema X4 POSEIDON

O X4 POSEIDON é um sistema XRM desktop de alto desempenho.

1) Capacidade de imagem de alta resolução, adaptada à maioria dos espaços de laboratório.

2) Sua versatilidade e alta precisão tornam-no ideal para estudar a estrutura interna detalhada do CFRP sem danificar a amostra.

Figura 1: Imagem renderizada em 3D

A orientação da fibra de carbono em compostos reforçados com fibra de carbono (CFRP) é claramente observada através da renderização tridimensional da imagem (Figura 1). Esta visualização mostra a disposição geral das fibras de carbono na amostra em todos os aspectos.

Figura 2: Imagem de projeção de grande intensidade (MIP)

A imagem de projeção de grande intensidade (MIP) (Figura 2) é outra maneira intuitiva de entender a orientação da fibra e a densidade de empilhamento. Essa visão bidimensional mostra os corpinos de alta intensidade nos dados tridimensionais.

Figura 3: Análise da distribuição das fibras

A análise de separação estrutural pode ser realizada com o software de análise CT (CTAn) para quantificar a distância entre as fibras. As imagens 3D codificadas a cores geradas (Figura 3) destacam a distância entre fibras individuais para ajudar a entender a distribuição da densidade das fibras na amostra. Esta análise é essencial para avaliar as propriedades mecânicas do CFRP, uma vez que a densidade das fibras afeta diretamente a resistência e o desempenho do material.

Reproduzido no número público do Departamento de Raios-X Brooke