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Fibra de carbono
La fibra de carbono es una fibra sintética constituida por finos filamentos de 5–10 m 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 menor resistencia al impacto que el acero.
La principal aplicación es la fabricación de «composites» o 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.
Estructura
La estructura atómica de la fibra de carbono es similar a la del grafito, 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 es relativamente débil, lo que prorporciona al grafito su blandura y brillo característicos.
La fibra de carbono es un material amorfo: 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.
La densidad de la fibra de carbono es de 1.750 kg/m3. Es conductor eléctrico y de baja conductividad térmica. Al calentarse, un filamento de carbono se hace más grueso y corto.
Su densidad lineal (masa por unidad de longitud, con la unidad * 1 tex = 1 g/1000 m) o por el número de filamentos por yarda, en miles.
Propiedades
Las propiedades principales de este material compuesto son:
•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.
• 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 debe a varios factores:
•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.
Materiales que se pueden crear con la fibra de carbono
• Medios de transporte
• Construcciones
• Material deportivo
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.