O primeiro cientista a patentear o uso de fibras de carbono foi Thomas Edison em 1877, que utilizou filamentos dessas fibras para produzir filamentos elétricos. Entretanto, somente em 1959 uma empresa americana desenvolveu um processo econômico para a carbonização de fibras acrílicas de rayon e, logo em seguida, uma empresa japonesa produziu filamentos de carbono a partir da poliacrilonitrila (PAN). Mas só em 1967 foi produzida a primeira tonelada de fibras de carbono experimental para o laboratório da força aérea inglesa. A preços da época, um quilo de fibra de carbono era de 100 dólares.
As fibras de carbono são atualmente produzidas por mais de uma dúzia de fabricantes e variam de acordo com suas propriedades mecânicas e o sistema de produção. A maioria das fibras é produzida a partir de um componente básico conhecido como poliacrilonitrila (PAN). Dependendo do tipo de tratamento da fibra básica, que inclui carbonização, grafitização e oxidação, é possível fabricar fibras de carbono em diversas configurações de resistência. Algumas delas podem chegar a ser várias vezes mais resistentes que o aço e a sua cor natural é preta.
As fibras de carbono podem ser encontradas em quatro principais tipos e qualidades, dependendo de suas propriedades: Alta Resistência (HS – High Strength) ou Módulo Comercial, Módulo Intermediário (IM – Intermediary Modulus), Alto Módulo (HM – High Modulus) e Módulo Superior (UHM – Ultra High Modulus). Nos últimos, HM e UHM, as superfícies dos filamentos são ligeiramente oxidadas para melhorar a adesão entre a fibra e a resina.
Os filamentos de carbono têm um diâmetro típico de 4 a 5 mícrons e são normalmente agrupados entre 3 mil até 48 mil filamentos. Quanto maior o número de filamentos por cabo, menor o custo final do material, sendo que são bastante comuns tecidos com cabos de 3 a 12 mil filamentos. A densidade do carbono varia entre todos os seus tipos, mas na maior parte das vezes está localizada entre a do vidro e a do Kevlar®. A resistência à tração é compatível com os vidros R e S e, quanto à rigidez, é superior a qualquer outro tipo de fibra.
As fibras de carbono também possuem excelente resistência à fadiga e à vibração. Elas são, contudo, fibras que desenvolvem resistência com uma elongação muito pequena, por isso muitas vezes são utilizadas em conjunto com outros tipos de fibra, como o vidro R e o Kevlar®, a fim de aumentar a sua resistência ao impacto, que é realmente muito baixa. Uma outra razão para não se usar fibras de carbono sozinhas é o custo, pois são as mais caras de todas as fibras disponíveis no mercado.
Não existe um único tipo de fibra que reúna todas as melhores propriedades. Cada material, dentro de sua própria característica, divide boas e más propriedades. Sendo assim, deve-se estudar e fazer um balanço de desempenhos quando se projeta o laminado de uma estrutura. Resistência, rigidez, compressão, resistência ao impacto, compatibilidade das fibras com a resina e, finalmente, custo, devem ser investigados.
