La Fibra de Carbono, un material para el siglo XXI

La fibra de carbono es el desarrollo más reciente en el campo de los materiales compuestos siguiendo la idea de que uniendo fibras sintéticas con varias resinas, se pueden lograr materiales de baja densidad, muy resistentes y duraderos.

La fibra de carbono (FC) se desarrolló inicialmente para la industria espacial, pero ahora, al bajar de precio, se ha extendido a otros campos: la industria del transporte, aeronáutica, al deporte de alta competición y, últimamente encontramos la FC hasta en carteras de bolsillo y relojes.
La FC está compuesta por muchos hilos de carbono en forma de hebra. Existen muchas clases de FC con propiedades diversas, adaptadas a muchas aplicaciones.

El X-32A, de Boeing, es un excelente ejemplo. En los aviones comerciales ya se ha llegado a un 10-25 por ciento del peso total de la aeronave. Por primera vez Boeing nos ofrece ahora el 787, para 250 asientos, con 50 por ciento del peso en C/C, principalmente de fibra de carbono (FC).
En artículos de deporte: cañas de pescar, raquetas, bicicletas, coches fórmula 1, la fibra de carbono ya es popular, aunque de alto precio.
La penetración seguirá aumentando hasta llegar a los coches de serie.
Fuera de transporte, en la construcción, un sector en donde el peso es algo secundario, se emplea ya la fibra de carbono en puentes y pasarelas. Hasta aporta ventajas económicas frente a los métodos tradicionales.

Referencias:

http://www.interempresas.net/Plastico/Articulos/Articulo.asp?A=16574

Braun, Dietrich. Identificación de plásticos. Ed. Hanser. 1989.
• Gay, D. Matériaux composites. Editions Hermes, 2005.
• Guizzo, Erico. Winner: carbontakeoff. IEEE,
New York. 2006.

Definiciòn y Propiedades.

Se denomina fibra de carbono a un material compuesto no metálico de tipo polimérico. Está compuesto por una matriz -parte del material llamada fase dispersante que da forma a la pieza, también llamada resina- que contiene un refuerzo -o fase dispersa- a base de fibras, en este caso de carbono -cuya materia prima es el polietilnitrilio-. Es un material muy caro, de propiedades mecánicas elevadas y ligero. Al igual que la fibra de vidrio, es un caso común de metonímia, en el cual se le da al todo el nombre de una parte, en este caso el nombre de las fibras que lo refuerzan.
Al tratarse de un material compuesto, en la mayoría de los casos -aproximadamente un 75%- se utilizan polímeros termoestables. El polímero es habitualmente resina epoxy, de tipo termoestable aunque otros polímeros, como el poliéster o el viniléster también se usan como base para la fibra de carbono aunque están cayendo en desuso.

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.
  
• Resistencia a agentes externos.
  


• Gran capacidad de aislamiento térmico.
  


• Resistencia a las variaciones de temperatura, conservando su forma, sólo si se utiliza matriz termoestable.

RESINAS DE INTERCAMBIO IÓNICO

Los intercambiadores iónicos forman un grupo de materiales muy heterogéneo, cuya única característica común es que contienen una carga eléctrica fija capaz de enlazar a iones de carga opuesta. Se clasifican en dos grandes grupos: intercambiadores orgánicos e intercambiadores inorgánicos. Ambos grupos incluyen materiales sintéticos y naturales.

Tomado de:

http://www.tecnociencia.es/especiales/intercambio_ionico/funcionamiento.htm

http://www.youtube.com/watch?v=KSc3_TzRWE0 Video en ingles fibras de carbon en una fabrica

PROCESO DE LOS MATERIALES COMPUESTOS C-C

Un poco de historia

Las primeras fibras de carbono utilizadas industrialmente se deben a Edison, el cual preparó fibras de carbono por carbonización de filamentos de fibras de bambú (celulosa) y fueron utilizadas en la preparación de filamentos para lámparas incandescentes. Con posterioridad habría que esperar hasta 1960 hasta que Union Carbide desarrollo un procedimiento industrial de obtención de fibras continuas de carbono de alto módulo de Young a partir de fibras de rayón. En 1966 fibras de carbono de alto módulo y tensión de ruptura fueron obtenidas a partir de fibras de PAN (poliacrilonitrilo). En esta época también se desarrollaron FC obtenidas a parir de breas de carbón y petróleo y de resinas fenólicas, sin embargo estas FC presentan propiedades mecánicas inferiores y se comercializan como fibras de carbono de uso general. En los años 1980s se preparan FC a partir de breas de mesofase de ultra-alto módulo que se utilizan en un número limitado de aplicaciones que requieren fibras de muy altas prestaciones.

Estructura

La figura constituye una representación esquemática de la estructura que presentan estos materiales. De acuerdo con ella, una fibra de carbono está constituida por paquetes de capas de átomos de carbono con diferentes orientaciones respecto al eje de la fibra. La ordenación de los átomos de carbono en las capas es similar a la del grafito, razón por la que se las suele designar como capas de grafeno.

He aqui una imagen de una de las fuentes de carbón más representativa de Colombia: EL COMPLEJO EL CERREJÓN