La fibra de carbono es una fibra sintética constituida por
finos filamentos de 5–10 μm de diámetro y compuesto principalmente por
carbono.1 Cada filamento de carbono es la unión de muchas miles de fibras de
carbono. Se trata de una fibra sintética porque se fabrica a partir del
poliacrilonitrilo. Tiene propiedades mecánicas similares al acero y es tan
ligera como la madera o el plástico. Por su dureza tiene mayor resistencia al
impacto que el acero.
La principal aplicación es la fabricación de materiales
compuestos, en la mayoría de los casos —aproximadamente un 75%— con polímeros
termoestables. El polímero es habitualmente resina epoxi, de tipo termoestable
aunque también puede asociarse a otros polímeros, como el poliéster o el
viniléster.
Características y propiedades
Las propiedades principales de este material compuesto son:
Muy elevada resistencia mecánica, con un módulo de
elasticidad elevado.
Baja densidad, en comparación con otros elementos como por
ejemplo el acero.
Elevado precio de producción.
Resistencia a agentes externos.
Gran capacidad de aislamiento térmico.
Resistencia a las variaciones de temperatura, conservando su
forma, sólo si se utiliza matriz termoestable.
Las razones del elevado precio de los materiales realizados
con fibra de carbono se deben a varios factores:
El refuerzo, fibra, es un polímero sintético que requiere un
caro y largo proceso de producción. Este proceso se realiza a alta temperatura
-entre 1100 y 2500 °C- en atmósfera de hidrógeno durante 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 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 horno autoclave.
Tiene muchas aplicaciones en la industria aeronáutica y
automovilística, al igual que en barcos y en bicicletas, 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 y cañas de pesca e incluso en
joyería .
Usos
Entre los rasgos principales de la fibra de carbono
compuesto podemos destacar una gran cantidad. Uno de ellos es su elevada
resistencia a todo lo mecánico, ya que funciona con una suerte de módulo de
elasticidad muy elevado. Otra característica importante es la baja densidad que
posee, sobre todo si se trazan paralelismos con otros elementos (el acero, por
mencionar un ejemplo). Su elevado precio es algo que definitivamente diferencia
a este material de otros y que se produce por las razones mencionadas
anteriormente. Otra clase de resistencia que tiene la fibra de carbono es la
resistencia a los agentes exteriores, a lo que podemos unir su capacidad para
realizar un aislamiento.
Una resistencia más que posee es aquella vinculada con las
variaciones en los grados de temperatura, pudiendo además conservar su forma,
aunque siempre y cuando intervenga la matriz termoestable. Asimismo, cuenta con
buenas propiedades ignífugas. En lo que respecta a los usos, la fibra de
carbono es ampliamente utilizada en industrias como la aeronáutica y
automovilística, al tiempo que puede ser empleada para la fabricación de barcos
y bicicletas, donde se destacan como fundamentales sus propiedades mecánicas y
su relevante rasgo de ligereza. Muchas computadoras portátiles, trípodes e
incluso cañas para realizar tareas de pesca también tienen este material en su
composición.
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