Une grille de carbone est une forme de fibre tissée à base de carbone qui est utilisée comme treillis d’armature dans la construction de bâtiments, comme dans le béton, où elle peut remplacer un treillis d’acier ou des barres d’armature. Il offre des avantages par rapport aux armatures en acier traditionnelles en ce sens qu’il peut être placé beaucoup plus près de la surface d’un matériau et qu’il est plus léger. Alors que le renforcement du béton est le principal domaine d’utilisation, la grille de carbone est également utilisée dans de nombreux autres types de matériaux de construction, ainsi que dans les composants structurels des avions, des navires et des voitures. Une autre application de la grille en fibre de carbone est l’utilisation du matériau comme agent de renforcement dans la conception des moteurs ioniques, ce qui réduit le poids de ces moteurs d’engins spatiaux et augmente leur capacité de poussée.
Le matériau utilisé pour fabriquer une grille en carbone est plus que du carbone lui-même et comprend ce que l’on appelle un polymère renforcé de fibres (PRF), un composite de divers composés plastiques tels que le polyester et l’époxy, ainsi que de la fibre de verre et du carbone. D’autres fibres synthétiques autres que la fibre de verre sont également utilisées, telles que l’aramide, un nom dérivé des mots « polyamide aromatique ». L’aramide est un élément clé des gilets pare-balles et des armures balistiques pour les véhicules à usage militaire. Cette combinaison de fibres et de plastiques avec du carbone est souvent appelée polymère renforcé de fibres de carbone (CFRP).
L’entretien des ponts est l’un des domaines clés de l’industrie où le matériau de grille en carbone est devenu un élément crucial. Les ponts composés de béton renforcé d’acier lors de leur construction sont sujets à la corrosion au fil du temps, ce qui peut les rendre vulnérables à des contraintes excessives lors d’éléments météorologiques tels que les tempêtes et les tremblements de terre. Le treillis en acier en tant que mécanisme de renforcement externe s’est également avéré avoir une valeur limitée. Dans cette application, la grille de carbone n’est pas noyée dans le béton du pont, qui a déjà pris, mais est utilisée comme une enveloppe de tissu externe pour renforcer la structure terminée. Les régions où la grille de carbone a été utilisée pour renforcer les colonnes de pont à partir de 2003, comme en Floride aux États-Unis, ont montré une résistance accrue des colonnes de pont jusqu’à 420% par rapport à avant qu’un treillis de renforcement de toute nature ne soit appliqué.
Dans les années 1980, le matériau de grille de carbone a commencé à migrer vers le secteur commercial à partir d’applications aérospatiales et militaires. Son coût initial élevé le rendait prohibitif pour une utilisation quotidienne dans la construction, mais, à mesure que le volume de production a augmenté, les prix ont baissé. Il est maintenant utilisé pour renforcer les jardinières ornementales en béton et d’autres produits lourds et non essentiels sur le marché de la consommation. L’un des principaux inconvénients de la fibre composite dans la construction de bâtiments est qu’elle n’a pas les diverses caractéristiques de rendement que l’acier a sous contrainte ou dans des conditions climatiques changeantes, de sorte que les méthodologies de construction ont dû être ajustées pour s’adapter à ce changement lors de son utilisation.