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FIBRA DE CARBONO O FIBRA DE CARBÓN
Es un material compuesto no metálico de tipo polimérico, constituido principalmente
por carbono. Tiene propiedades mecánicas similares al acero y es tan ligero como la
madera o el plástico. Por su dureza tiene menor resistencia al impacto que el acero. Es
un caso común de metonimia, en el cual se le da al todo el nombre de una parte, en este
caso el nombre de las fibras que lo refuerzan.
Origen
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.
Podemos ubicar las primeras fibras de carbono de uso industrial en la época de fuerte
trabajo de Thomas Alva Edison, quien las preparó gracias a un proceso de
carbonización, que logró por el empleo de filamentos de otras fibras (de bambú,
celulosa). Las mismas fueron posteriormente utilizadas para la preparación de otros
filamentos: los de las lámparas incandescentes.
Sin embargo, fue recién en 1960 cuando la Union Carbide pudo desarrollar un proceso
industrial consistente en la obtención de este material y con la utilización de un carbono
de alto módulo de Young. Seis años después se obtuvieron fibras de PAN, es decir, de
poliacrilonitrilo y se desarrollaron muchas otras a partir del uso de breas de carbón, de
petróleo y de resinas fenólicas. En la década del ‘80, se las fabrica a partir de breas de
mesofase, ahora de ultra-alto módulo y las cuales fueron destinadas a muy altas
prestaciones.
Durante la década de los 70’s, el trabajo experimental para encontrar materias primas
alternativas permitió la introducción de las fibras de carbón hechas a partir del
procesamiento de la brea de petróleo. Estas fibras contenían alrededor de 85% de
carbono y tenía una excelente resistencia a la flexión. Desafortunadamente, sólo tenían
una resistencia limitada a la compresión y no eran ampliamente aceptadas.
Actualmente, las fibras de carbón son parte importante de muchos productos y nuevas
aplicaciones son desarrolladas cada año. Los Estados Unidos, Japón y Europa
Occidental son los principales productores de fibras de carbón.
PROPIEDADES PRINCIPALES DEL CARBONO
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.
Resistencia a la corrosión, al fuego e inercia química y la conductividad
eléctrica.
Ante variaciones de temperatura conserva su forma.
USO Y APLICACIONES
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 pescar e incluso en joyería entre otra amplia gama de componentes
donde es necesario un material ligero y de alta resistencia.
Es sin duda el más versátil de los elementos que conoce el hombre, como podemos ver
por el hecho de que es la base de la vida en el planeta. El carbono forma parte de toda la
química orgánica y de 20 millones de moléculas conocidas, de las cuales el 79% se
clasifican como orgánicas.
COMPOSICIÓN
La FC está compuesta por muchos hilos de carbono en forma de hebra larga y delgada
de 0.0002-0.0004 pulgadas (0.005-0.010 mm) de diámetro y compuesto principalmente
de átomos de carbono. Los átomos de carbón se enlazan en cristales microscópicos que
están más o menos alineados paralelamente al eje largo de la fibra. La alineación del
cristal hace a la fibra increíblemente fuerte para su tamaño. Varias miles de fibras de
carbón son retorcidas juntas para formar un hilo, que puede ser usado por sí solo o como
tejido de una tela. El hilo o tejido es combinado con un epóxido y se adhiere o moldea
para dar forma a varios tipos de materiales compuestos.
Las fibras de carbón son diez veces más fuertes que el acero y ocho veces más que el
aluminio, sin mencionar que la fibra de carbón es mucho más ligera que ambas, 5 y 1.5
veces respectivamente. Adicionalmente, sus propiedades de fatiga son superiores a
todas las estructura metálicas y son uno de los materiales más resistentes a la corrosión
disponibles, cuando se combinan con las resinas adecuadas.
Durante el proceso de fabricación son usados una variedad de gases y líquidos. Algunos
de estos materiales están diseñados para reaccionar con la fibra y conseguir efectos
específicos. Otros materiales son diseñados para no reaccionar o para prevenir ciertas
reacciones con la fibra. Al igual que con los precursores, la composición exacta de
muchos de estos materiales de proceso son considerados secretos comerciales.
El proceso para hacer las fibras de carbón es parte químico y parte mecánico. El
precursor es estirado en largos hilos o fibras y luego se calienta a temperaturas muy
altas sin permitir que entre en contacto con el oxígeno. Sin oxígeno, la fibra no se puede
quemar. En cambio, la temperatura alta hace que los átomos en la fibra vibren
violentamente hasta que la mayoría de los átomos no-carbonos sean expulsados. A este
proceso se le denomina carbonización.
Su resistencia es casi 3 veces superior a la del acero, y su densidad es 4,5 veces menor.
LA FIBRA DE CARBONO, UN MATERIAL PARA EL SIGLO 21
Pascual Bolufer. Físico del Instituto Químico de Sarriá
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.
Para hacernos una idea, basta comparar la FC con el acero:
Característica FC Acero
Mód. De resistencia a la tracción 3,5 1,3
Resistencia específica 2,0 0,17
Densidad 1,75 7,9
Su resistencia es casi 3 veces superior a la del acero, y su densidad es 4,5 veces menor.
En cuanto a módulo de elasticidad hay una amplia gama de FC desde 240 hasta 400.
Otras propiedades muy apreciables en la fibra de carbono son la resistencia a la
corrosión, al fuego e inercia química y la conductividad eléctrica. Ante variaciones de
temperatura conserva su forma.
Es un caso común de metonimia, en el cual se le da al todo el nombre de una parte: el
nombre de las FC que refuerzan la matriz de resina.
La fibra de carbono es un polímero convertido en fibra. En la mayoría de los casos, las
FC permanecen como carbón no grafítico. El término fibra de grafito solo está
justificado, cuando las FC han sido sometidas a un tratamiento térmico de grafitización
(2000-3000 ºC), que les confiere un orden cristalino tridimensional, observable
mediante rayos X.
La cristalografía de rayos X nos permite conocer la estructura exacta de cada tipo de
FC. Nos resulta extraño, pero nos recuerda mucho al grafito: una estructura hexagonal.
El grafito, la mina de lápiz, es todo lo contrario: blando y frágil. Es un alótropo del
carbono.
A nivel atómico no podemos comprender las diferencias entre la fibra de carbono y el
grafito, pero la estructura es diferente: observamos muchos cambios en la superposición
de las fibras y las cintas en la FC y en el grafito.
El grafito tiene una estructura plana triangula con enlaces triples y queda un electrón
libre. Este electrón libre explica que el grafito es una de las pocas estructuras no
metálicas que conducen la electricidad. La fibra de carbono también es conductora.
La fibra de grafito cristaliza en el sistema exagonal,el panal de abeja. La mayoría de las
fibras no son de grafito sino de carbono, obtenidas a menor temperatura.
Distintos formatos de presentación de la fibra de carbono:
Laminados de 50, 80, 100 y 120mm de ancho.Se suelen presentar en dos espesores comerciales: 1, 2 y 1,4mm.
Tejidos de fibra de carbono unidireccional:
En gramaje normal (200, 300, 400 g/m²) para impregnación con resina en su puesta en obra.En gramaje alto 530 g/m² para colocar por saturación de resina epoxi.
TIPOS DE CANILLERA
Canilleras Nike Mercurial Blade
Armazón ultra delgado hecho de fibra de
carbono diseñado para soportar las demandas
del fútbol de élite
Capa doble de espuma tipo EVA y uretano
distribuye la energía al impacto
Espuma delineada con láser canaliza hacia
afuera la humedad y brinda un ajuste cómodo y
seguro.
Diseño anatómico para cada pierna
Mangas sin costura NikeFIT Dry que aseguran ventilación y máxima seguridad
Certificada por NOCSAE Importada.
Nike Youth Protegga Shield Black/Yellow
Protege tus piernas con las canilleras Protegga
de Nike. Viene con armazón ventilado con
espuma extendida que brindan máxima
protección y circulación del aire. Diseño
anatómico para cada pierna. Tobillera
intercambiable Dri-FIT para mayor comodidad.
Correa trasera para ajustar y en ángulo. Puede
ser usada como canillera o tobillera.
Las constantes faltas que recibe, como la que le cometió el colombiano Amaranto Perea
en la última goleada del Real sobre el Atlético de Madrid en el derbi de la capital
española, han obligado a Cristiano Ronaldo a tomar el consejo de José Mourinho: usar
canilleras de fibra de carbono para hacer frente hasta a la patada más criminal.
Las canilleras de carbono cuentan con una capa de espuma que dispersa el impacto, lo
que disminuye el riesgo de lesión.
Fabricadas con fibra de carbono, su
peso no pasa de los 80 gramos, lo que
hace que sean las preferidas por la
mayoría de los jugadores.
Las de Cristiano Ronaldo, valen nada
menos que 600 euros y son una de las
más caras del mercado. Varios de los cracks españoles lo han imitado.
“Me hacen sentir muy seguro y gracias a ella creo que no me he lesionado seriamente en
los últimos meses.
Se escoge la canillera f50 por sus características por su peso porque brindan máxima
protección a golpes amortiguando los golpes
