En 1860, Joseph Swan inventa le prototype de la lampe à incandescence : la lampe à fil de carbone à semi-vide. Pour éclairer la nuit noire, la fibre de carbone devint le corps lumineux de la lampe électrique.
Les premières fibres de carbone étaient discrètes : elles étaient constituées de fibres naturelles et présentaient une faible résistance structurelle. La qualité des filaments qui en étaient issus était médiocre, se cassaient facilement à l'usage et leur durabilité était loin d'être idéale. Elles ont donc été rapidement remplacées par des filaments de tungstène. Par conséquent, la recherche sur les fibres de carbone est entrée dans une période de latence.
Dans les années 1950, la demande de matériaux résistants aux hautes températures, à la corrosion et à la résistance mécanique dans le secteur aérospatial a augmenté, et les carbures ont de nouveau suscité l'intérêt. Après une série d'études, un matériau dont le point de fusion est de 3 600 °C a finalement été découvert et officiellement baptisé « fibre de carbone ».
Les principales propriétés de la fibre de carbone sont sa légèreté, sa résistance élevée, sa résistance spécifique élevée et son module spécifique. Sa densité est inférieure à 1/4 de celle de l'acier, sa résistance à la traction est environ 10 fois supérieure à celle du fer et son module d'élasticité à l'étirement est environ 7 fois supérieur à celui du fer. De plus, la fibre de carbone présente d'excellentes caractéristiques, telles que la résistance à la fatigue, la résistance à la rouille, la stabilité chimique et une bonne stabilité thermique.
Dans le domaine des moteurs aéronautiques, la fibre de carbone est principalement combinée avec de la résine, du métal, de la céramique et d'autres substrats sous forme de base renforcée, et la combinaison est appelée composites renforcés de fibres de carbone (CFRP), elle fonctionne bien en termes de réduction de poids et d'efficacité, de réduction du bruit et des émissions, d'amélioration de la résistance des matériaux et d'économie de carburant.
Les composites sont également progressivement utilisés dans les composants haute température des moteurs aéronautiques, comme le cathéter de la soupape de décharge variable (VBV) GEnx, fabriqué en amide maléique double renforcé de fibres de carbone (BMI), dont le poids ne dépasse pas 3,6 kg par cathéter. La tuyère à flux mixte (MFN) du moteur russe SaM146 utilise également des pièces en BMI renforcé de fibres de carbone, environ 20 kg plus légères que le métal.
À l'avenir, avec l'amélioration continue de la résistance et de la ténacité des composites en fibre de carbone, l'application des composites en fibre de carbone dans les moteurs d'avion sera populaire : améliorer le CFRTP de la formation du processus de plastique à retrait thermique, améliorer le processus de carbone pour former des composites carbone/carbone CFRC, améliorer la formation du processus de métal CFRM, améliorer la formation du processus de caoutchouc CFRR ...... Dans les deux sens, les composites en fibre de carbone seront un matériau essentiel pour les futurs moteurs d'avion hautes performances.
Date de publication : 09/04/2019