Fibra de carbono
Lafibra de carbonoes unafibra sintéticaconstituida por finos filamentos de 6–10μmde diámetro y compuesto principalmente porcarbono.[1] Cada fibra de carbono es la unión de miles de filamentos de carbono. Se trata de una fibra sintética porque se fábrica a partir delpoliacrilonitrilo.Tiene propiedades mecánicas similares alaceroy es tan ligera como lamaderao elplástico.Por su dureza tiene mayor resistencia al impacto que elacero.
La principal aplicación es la fabricación de materiales compuestos, en la mayoría de los casos —aproximadamente un 75%— conpolímeros termoestables.El polímero es habitualmente resinaepoxi,de tipotermoestableaunque también puede asociarse a otros polímeros, como elpoliéstero elviniléster.De hecho estos elementos son sometidos a pruebas de resistencias muy duras para saber su eficacia
Estructura
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La estructura atómica de la fibra de carbono es similar a la delgrafito,consistente en láminas de átomos de carbono ordenados en un patrón regular hexagonal. La diferencia está en la manera en que esas hojas se entrecruzan. El grafito es un material cristalino en donde las hojas se sitúan paralelamente unas a otras de manera regular. Las uniones químicas entre las hojas son relativamente débiles, lo que proporciona al grafito su blandura y brillo característicos. La fibra de carbono es un materialamorfo:las láminas de átomos de carbono se colocan al azar, apretadas o juntas. Esta integración de las láminas de carbono es responsable de su alta resistencia.[2]
Ladensidadde la fibra de carbono es de 1750 kg/m³. Esconductor eléctricoy de bajaconductividad térmica.Al calentarse, un filamento de carbono se hace más grueso y corto.
Su densidad lineal (masapor unidad de longitud, con la unidad * 1 tex = 1 g/1000m) o por el número de filamentos por yarda, en miles.
Espesor
[editar]Cada fibra de carbono está formada por miles de filamentos de carbono. Los valores típicos de número de filamentos por fibra suelen oscilar entre 1000 y 24000 filamentos, así se ha estandarizado la nomenclatura 1K, 3K, 6K, 12K, 18K y 24K, para definir el número de filamentos por fibra (donde K representa el valor por mil).
Estos miles de filamentos pueden estar trenzados formando una especie de hilo cilíndrico llamado fibra trenzada o "twisted", o pueden situarse en paralelo formando una fibra denominada "untwisted" o simplemente "tow".
En la fibra "tow", al situarse en paralelo cada filamento, permite a la fibra un espesor teórico igual al de un único filamento (5-10μm). Por el contrario, en la fibra trenzada (menos común), el conjunto de filamentos adquiere una forma cilíndrica, cuyo espesor vendrá determinado por el número de filamentos que contiene. [3]
Así, a modo de ejemplo, un tejido formado por fibras de carbono 3K "tow", contendrá fibras de 3000 filamentos de carbono no trenzados entre sí.
Propiedades
[editar]Las propiedades principales de este material son:
- Muy elevada resistencia mecánica, con unmódulo de elasticidadelevado.
- Bajadensidad,en comparación con otros materiales como por ejemplo elacero.
- Elevado precio de producción.
- Resistencia a agentes externos.
- Gran capacidad deaislamiento térmico.
- Resistencia a las variaciones detemperatura,conservando su forma, solo si se utiliza matriztermoestable.
Las razones del elevado precio de los materiales realizados con fibra de carbono se deben a varios factores:
- El refuerzo, fibra, es un polímerosintéticoque requiere un caro y largo proceso de producción. Este proceso se realiza a alta temperatura -entre 1100 y 2500 °C- enatmósferadehidrógenodurante semanas (o incluso meses) dependiendo de la calidad que se desee obtener, ya que pueden realizarse procesos para mejorar algunas de sus características una vez que se ha obtenido la fibra.
- El uso de materiales termoestables dificulta el proceso de creación de la pieza final, ya que se requiere de un complejo utillaje especializado, como el hornoautoclave.
Usos
[editar]La fibra de carbono (FC) se desarrolló inicialmente para laindustria espacial,pero ahora, al bajar de precio, se ha extendido a otros campos donde tiene muchas aplicaciones: Principalmente la industria del transporte y el deporte de alta competición. En la industriaaeronáuticayautomovilística,al igual que enbarcosy enbicicletas,donde sus propiedades mecánicas y ligereza son muy importantes.
También se está haciendo cada vez más común en otros artículos de consumo como patines en línea, raquetas de tenis, edificios, ordenadores portátiles, trípodes ycañas de pescae incluso enjoyería.Últimamente encontramos la fibra de carbono hasta en carteras de bolsillo (monederos y billeteras), relojes, gafas, escudos, autos de carrera, tractores, palas, etc.[4]
- Elementos que se pueden elaborar con la fibra de carbono
- Ciertas partes de las aeronaves.
- Coches de competición y deportivos de alto precio.
- Bicicletas de competición.
- Cascos demotocicletade gama alta.
- Material deportivo.
- Drones.
- Instrumentos musicales (en muy pocos casos).
- Cañas de pescar de competición y/o muy alta resistencia.
- Muletas.[5]
- Prótesis.
- Monturas paragafas.
Véase también
[editar]Referencias
[editar]- ↑Cavette, Chris.«Carbon Fiber.».How Products Are Made(en inglés).Consultado el 22 de julio de 2012.
- ↑«How carbon fiber is made» [Cómo se hace la fibra de carbono].Made how(en inglés).
- ↑Carbon Fibers and Their Composites.Peter Morgan.CRC Press. 2010.ISBN9780824709839.
- ↑clasificado
- ↑Fabricación de muletas de carbono
Enlaces externos
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