FIBRA DE CARBONO

HISTORIA

En 1958, Roger Bacon creo fibras de alto rendimiento de carbono en  Cleveland, Ohio. Estas fibras se fabricaban mediante el calentamiento de filamentos de rayon hasta carbonizarlos. Este proceso resulto ser ineficiente ya que las fibras resultantes contenian solo un 20% de carbono y tenian malas propiedades de fuerza  y rigidez. En 1960 un proceso desarrollado por Akio Shindo de JApon, con poliacrilonitrilo (PAN) como materia prima. Este había producido unafibra de carbono que contiene alrededor del 55% de carbono en 1971 y la planta de produccion de fibra de carbono fue vendida a la forma de "Bristol composites"

a fibra de carbono (fibrocarbono) es un material formado por fibras de 50-10 micras de diámetro, compuesto principalmente de átomos de carbono. Los átomos de carbono están unidos entre sí en cristales que son más o menos alineados en paralelo al eje longitudinal de la fibra. La alineación de cristal da a la fibra de alta resistencia en función del volumen (lo hace fuerte para su tamaño). Varios miles de fibras de carbono están trenzados para formar un hilo, que puede ser utilizado por sí mismo o tejido en una tela.
Las propiedades de las fibras de carbono, tales como una alta flexibilidad, alta resistencia, bajo peso, alta resistencia, tolerancia a altas temperaturas y baja expansión térmica, las hacen muy populares en la industria aeroespacial, ingeniería civil, aplicaciones militares, deportes de motor junto con muchos otros deportes. Sin embargo, son relativamente caros en comparación con las fibras similares, tales como fibras de vidrio o fibras de plástico, lo que limita en gran medida su uso.

OBTENCIÓN:

La fibra de carbono se fabrica a partir de otro polimero, llamado poliacrilonitrilo, a traves de un proceso de calentamiento, el calor hace que las unidades re-petitivas formen anillos. Al aumentar el calor, los atomos de carbono se deshacen de sus hidrogenos y los anillos se  vuelven aromaticos.

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 proporciona 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.

Las fibras de carbono generalmente se combinan con otros materiales para formar un compuesto. Cuando se combina con una resina plástica es moldeada para formar un plástico reforzado con fibra de carbono (a menudo denominado también como fibrocarbono) el cual tiene una muy alta relación resistencia-peso, extremadamente rígido, aunque el material es un tanto frágil. Sin embargo, las fibras de carbono también se combinan con otros materiales, como por ejemplo con el grafito para formar compuestos carbono-carbono, que tienen una tolerancia térmica muy alta.

PROPIEDADES:

• La densidad de la fibra de carbono es de 1.750 kg/m³. 
• Es conductor eléctrico y de alta 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.
• No tiene punto de fusión, pero se suaviza a los 1200ºC

USOS: 

• Guantes de motociclista
• Partes de carro
• Instrumentos musicales
• Celulares
• Material deportivo 
• recubrimiento de la carcaza del celular
• Los coches de carreras estan casi totalmente hechos de este material
• recubrimiento en los nudillos de un guante
• Recubrimento de algunas partes de motocicletas 
• La fibra de carbono se utiliza principalmente para reforzar materiales compuestos, para obtener materiales conocidos como plásticos reforzados con fibra de carbono (PRFC).
• La fibra también tiene uso en la filtración de gases a alta temperatura, como electrodo de gran superficie e impecable resistencia a la corrosión, y como un componente anti-estático. 

                                                

 Las tercnicas utilizadas para materiales poliméricos son: moldeo manual (hand lay up), espreado (spray lay up), pultrusión, bobinado de hilo, compresión, BMC, SMC, SCRIMP, RTM, etc. Los materiales no poliméricos también se puede utilizar como matriz de las fibras de carbono. Debido a la formación de metal carburos metálicos y corrosión, el fibrocarbono ha tenido un éxito limitado en aplicaciones de compuestos de matriz metálica. El RCC (carbono-carbono reforzado) se compone de refuerzo de fibrocarbono con grafito, y se utiliza estructuralmente en aplicaciones de alta temperatura. 

PRODUCCIÓN:

La demanda global de materiales compuestos de fibra de carbono se valoró en aproximadamente EE.UU. $ 10,8 mil millones de dólares en 2009, el cual disminuyó 10.8% respecto al año anterior. Se espera que llegue en EE.UU. a 13,2 mil millones de dólares en 2012 y que aumente a 18,6 mil millones de dólares en EE.UU. en 2015 con una tasa de crecimiento anual del 7% o más. Las demandas más fuertes provienen de las industrias aeronáutica y aeroespacial, de la energía eólica, así como de la industria automotriz.