Um guia completo para a fibra de basalto

A caminhada da fibra de basalto

A fibra de basalto está emergindo rapidamente como um sério concorrente no mundo dos compostos de alto desempenho. Derivada diretamente de rocha vulcânica natural, ela combina força, durabilidade, resistência química e estabilidade térmica - tudo isso sendo ecologicamente correto e relativamente econômico. Essa fibra se destaca como uma solução para os setores aeroespacial, de construção, automotivo e de energia.

Mas o que é exatamente a fibra de basalto? O que a torna adequada para condições tão extremas e como ela se compara a materiais mais conhecidos, como as fibras de vidro e de carbono? Este guia resume as propriedades, as aplicações e os tipos de produtos da fibra de basalto, fornecendo uma visão abrangente de um material que está moldando discretamente o futuro dos compostos de alto desempenho.

Fig.1 Fibra de basalto usada nas amostras. Da esquerda para a direita: cortada (esquerda), em carretel (meio) e longa (direita). [1]

Principais propriedades da fibra de basalto

1. Origem natural e composição
A fibra de basalto é feita de rocha basáltica triturada, uma rocha vulcânica comum e abundante na crosta terrestre. Ao contrário de muitas fibras sintéticas, o basalto não requer aditivos; ele é simplesmente derretido a cerca de 1.450°C e extrudado por meio de bicos finos para formar fibras contínuas. O resultado é um material com excelente uniformidade e estabilidade química.

2. Alta resistência térmica
Uma das características de destaque da fibra de basalto é sua resistência a altas temperaturas. Ela mantém a integridade mecânica em temperaturas de até 800°C, significativamente mais altas do que a fibra de vidro, o que a torna ideal para proteção contra incêndio e ambientes de alta temperatura. Ela não queima, e suas propriedades de isolamento térmico são notáveis.

3. Resistência à corrosão e a produtos químicos
A fibra de basalto apresenta resistência superior à corrosão e ao ataque químico em comparação com as fibras de vidro e de carbono. Ela resiste a álcalis, ácidos, água salgada e uma variedade de solventes, o que a torna especialmente útil em aplicações marítimas, químicas e subterrâneas.

4. Resistência mecânica e durabilidade
Embora a fibra de basalto não atinja a resistência à tração da fibra de carbono, ela supera a fibra de vidro na relação resistência/peso e tem excelente resistência à fadiga. Ela também resiste a rachaduras e mantém a força sob estresse mecânico e ambiental.

5. Ecologicamente correto
Como a fibra de basalto é produzida diretamente da rocha natural sem aditivos químicos, seu processo de produção é relativamente limpo. Ela também é totalmente reciclável, o que lhe confere uma vantagem em aplicações de engenharia ambientalmente conscientes.

Fibra de basalto vs. fibra de vidro vs. fibra de carbono

A fibra de basalto preenche a lacuna entre as fibras de vidro e de carbono.

Ela oferece melhor resistência térmica e química do que o vidro, além de menor custo e maior compatibilidade ambiental do que o carbono. Não é tão forte ou leve quanto a fibra de carbono, mas oferece um equilíbrio atraente para muitas aplicações estruturais e térmicas.

Principais aplicações da fibra de basalto

1. Aeroespacial e defesa
Conforme demonstrado na missão Chang'e 6, a estabilidade térmica e o baixo peso da fibra de basalto a tornam ideal para isolamento aeroespacial, coberturas protetoras e componentes estruturais. Ela também pode ser usada em sistemas de defesa para proteção contra explosões, barreiras contra chamas e revestimentos furtivos.

2. Construção e engenharia civil
Na construção, a fibra de basalto serve como uma alternativa ao reforço de aço no concreto. O vergalhão de basalto e a malha de polímero reforçado com fibra (FRP) não são corrosivos, são leves e duráveis - ideais para infraestruturas expostas à umidade, a produtos químicos ou ao sal.

3. Automotivo e transporte
Os compostos de fibra de basalto são usados em painéis automotivos, silenciadores e isolamento. Eles reduzem o peso enquanto mantêm a força e oferecem excelente amortecimento de vibrações e resistência ao calor.

4. Marítimo e offshore
Devido à sua resistência à água salgada, a fibra de basalto é uma excelente opção para cascos de barcos, plataformas offshore e tubulações. Ela resiste à bioincrustação e à corrosão melhor do que o aço ou os compostos tradicionais.

5. Proteção contra incêndio e isolamento
As mantas e os feltros de fibra de basalto são usados na proteção contra incêndio de edifícios, instalações industriais e túneis. Elas também isolam fornos, exaustores e sistemas de tubulação de alta temperatura.

6. Esportes e bens de consumo
Em equipamentos esportivos, como pranchas de snowboard, bicicletas e varas de pesca, a fibra de basalto aumenta a resistência e reduz a vibração. Seu apelo estético também a torna popular em móveis e acessórios de design.

Linha de produtos de fibra de basalto

A fibra de basalto está disponível em uma variedade de formas para atender às necessidades de setores que vão desde a construção até a indústria aeroespacial. Em seu núcleo está a fibra de basalto contínua (CBF), produzida pela fusão e extrusão da rocha de basalto em filamentos finos. Essa fibra é então processada em diferentes tipos de produtos.

As mechas e os fios são usados em tecelagem, pultrusão e enrolamento de filamentos para compostos estruturais. As fibras cortadas, normalmente com alguns milímetros de comprimento, são misturadas ao concreto, ao asfalto e aos plásticos para melhorar as propriedades mecânicas e reduzir as rachaduras.

Os tecidos feitos de fios de basalto são amplamente usados para proteção contra incêndio, reforço e blindagem térmica. Para isolamento e proteção contra fogo, os feltros e mantas não tecidos oferecem excelente resistência a altas temperaturas, o que os torna ideais para fornos industriais, tubulações e roupas de proteção.

As fitas e mangas servem como envoltórios térmicos e reforços localizados, enquanto o vergalhão de basalto oferece uma alternativa resistente à corrosão ao aço no concreto. Por fim, os painéis e tapetes compostos oferecem soluções leves e duráveis em aplicações de transporte, marítimas e de construção.

Essa variedade de produtos de basalto permite que engenheiros e projetistas adaptem os materiais às demandas de ambientes de alto desempenho, corrosivos ou termicamente desafiadores.

Conclusão

A fibra de basalto não é mais apenas uma curiosidade geológica; é um material na vanguarda da inovação. Ela apresenta um equilíbrio entre força mecânica, resistência térmica, proteção contra corrosão e compatibilidade com o meio ambiente. Seja na Terra ou no espaço sideral, sua presença é um sinal de que a ciência dos materiais está ultrapassando os limites convencionais - uma rocha vulcânica de cada vez. Para obter mais informações e suporte técnico, consulte a Stanford Advanced Materials (SAM).

Referências:

[1] Fibra de basalto usada nas amostras. Da esquerda para a direita: cortada (esquerda), em carretel (meio) e longa (direita).