fibra de carbono

La fibra de carbono es una fibra
sintética constituida por finos
filamentos de 5–10 μm de diámetro y
compuesto principalmente por
carbono.
La FC está compuesta por muchos
hilos de carbono en forma de hebra.
Cada filamento de carbono es la
unión de muchas miles de fibras de
carbono.
La fibra de carbono es un polímero
convertido en fibra. En la mayoría de
los casos, las FC permanecen como
carbón no grafítico
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La fibra de carbono (FC) se
desarrolló inicialmente para la
industria espacial, pero se ha
extendido a otros campos: la
industria del transporte,
aeronáutica, al deporte de
alta competición y, hasta en
carteras de bolsillo y relojes.
Se obtienen por carbonización, entre 1200°C y 1400°C de fibras
orgánicas o de fibras procedentes de precursores orgánicos.
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
La fibra de carbono es un
polímero de una cierta forma
de grafito. El grafito es una
forma de carbono puro. En el
grafito los átomos de carbono
están dispuestos en grandes
láminas de anillos aromáticos
hexagonales.
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La estructura atómica de la
fibra de carbono es similar a
la del grafito, que consiste en
láminas de átomos de
carbono (láminas de grafeno)
dispuestos siguiendo un
patrón hexagonal regular. La
diferencia radica en la forma
en que se vinculan las
láminas. El grafito es un
material cristalino en el cual
las láminas se apilan paralelas
entre sí de manera regular.
Las fuerzas intermoleculares
entre las láminas son
relativamente débiles

La fibra de carbono se fabrica
a partir de otro polímero,
llamado poliacrilonitrilo, a
través de un complicado
proceso de calentamiento.
Cuando se calienta el
poliacrilonitrilo, el calor hace
que las unidades repetitivas
ciano formen anillos.
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Muy Elevada resistencia
mecánica, con un módulo de
elasticidad elevado.
Baja densidad,
Elevado precio de
producción.
Resistencia a agentes
externos.
Gran capacidad de
aislamiento térmico.
Resistencia a las variaciones
de temperatura, conservando
su forma.
Es conductor eléctrico y de
alta conductividad térmica.
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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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Como lo indica su nombre, es un
material que consiste en
numerosos y extremadamente
finas fibras de vidrio.
La fibra de vidrio se forma cuando
el vidrio es extruido en muchos
filamentos de diámetro pequeño
adecuado para el procesamiento
textil.
La fibra de vidrio se utiliza
comúnmente como material aislante.
También se utiliza como agente de
refuerzo para muchos productos
poliméricos, para formar un material
compuesto muy fuerte y ligero
denominado plástico reforzado con
fibra de vidrio (PRFV). La fibra de vidrio
tiene propiedades comparables a los
de otras fibras como las fibras de
polímeros y de carbono. Aunque no es
tan fuerte o tan rígida como la fibra de
carbono, es mucho más barata y
mucho menos frágil
La base de la fibra vidrio grado textil es
la sílice (SiO2). En su forma más pura
que existe como un polímero, (SiO2
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Rigidez Dieléctrica.
aislante estructural, debido a que la fibra de vidrio no conduce electricidad.
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Aislante Térmico.
Puede utilizarse como aislante para las altas temperaturas, impidiendo la transferencia
de calor.
Flexibilidad de Diseño.
mediante el moldeo de la fibra de vidrio, permitiendo un gran valor estético y funcional
a los diseños de las piezas.
Estabilidad.
Gracias a su bajo coeficiente de dilatación térmica y a la reducida absorción de
agua, los productos en Fibra de vidrio se mantienen inalteradas en dimensión y forma
incluso en condiciones extremas.
Resistencia a la Corrosión.
A diferencia de los materiales convencionales, la fibra de vidrio no se oxida, así como
también muestra una excepcional resistencia a los ambientes agresivos.
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Los principales usos de la fibra de
vidrio son el industrial, también es
muy común que se la utilice para
la fabricación de piezas del
mundo náutico, como las tablas
de surf y wind-surf, las lanchas e
incluso los veleros. Asimismo, se
puede utilizar la fibra de vidrio
para la realización de los cables
de fibra óptica, que se usan en las
áreas de telecomunicaciones
para la transmisión de señales
lumínicas, las cuales son
producidas por un láser o por
LEDs. Otro de los usos más
comunes es el de reforzar el
plástico mediante el empleo de la
fibra, que tiene como finalidad
muchas veces la construcción de
tanques.
El Kevlar o poliparafenileno tereftalamida es una poliamida sintetizada, ,
en la cual todos los grupos amida están separados por grupos parafenileno, es decir, los grupos amida se unen al anillo fenilo en posiciones
opuestas entre sí, en los carbonos 1 y 4.Esta poliamida fue sintetizada por
primera vez en 1965. DuPont empezó a comercializarlo en 1972.
Esta poliamida contiene grupos aromáticos (se trata de una aramida) y
hay interacciones entre estos grupos, así como interacciones por puentes
de hidrógeno entre los grupos amida. Por estas interacciones, las fibras
obtenidas presentan unas altas prestaciones al quedar perfectamente
orientadas las macromoléculas en la misma dirección y muy bien
empaquetadas.
La síntesis de este polímero se lleva a cabo a través de una polimerización
por pasos a partir de la p-fenilendiamina y el dicloruro del ácido
tereftálico.
Alta fuerza extensible.
• Alargamiento bajo o
rigidez estructural.
• Conductividad
eléctrica baja.
• Alta resistencia
química.
• Contracción termal
baja.
• Alta dureza.
• Estabilidad dimensional
excelente.
• Alta resistencia al corte.
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Esencialmente hay dos
tipos de fibras de Kevlar:
Kevlar 29 y Kevlar 49.

El Kevlar 29 es la fibra tal y
como se obtiene de su
fabricación. Se usa
típicamente como refuerzo
en tiras por sus buenas
propiedades mecánicas, o
para tejidos. Entre sus
aplicaciones está la
fabricación de cables,
ropa resistente (de
protección) o chalecos
antibalas.

El Kevlar 49 se emplea
cuando las fibras se van a
embeber en una resina para
formar un material
compuesto. Las fibras de
Kevlar 49 están tratadas
superficialmente para
favorecer la unión con la
resina. El Kevlar 49 se
emplea como
equipamiento para
deportes extremos, para
altavoces y para la industria
aeronáutica, aviones y
satélites de comunicaciones
y cascos para motos.
Material
Resistencia
a la
tracción
[GPa]
Resistencia
específica
[GPa]
Densidad
[g/cm3]
Modulo
elástico
[GPa]
Módulo
Específico
[GPa]
3.45
1.34
2.58
131
28.1
Fibra de
Carbono
1.5-4.8
0.70-2.70
1.78
228-724
106-407
Kevlar
3.45
1.34
2.58
72.5
28.1
Acero
1020
0.38(55)
7.87
7.8
205
Aluminio
0.09(13)
2.7
70 GPa.
Fibra
deVidrio
73 GPa