Fibra de carbon Los compuestos de polímeros reforzados (CFRP) son materiales livianos y fuertes que se utilizan en la fabricación de numerosos productos utilizados en nuestra vida diaria. Es un término usado para describir una fibra reforzada material compuesto que usa fibra de carbono como componente estructural primario. Cabe señalar que la "P" en CFRP también puede significar "plástico" en lugar de "polímero".
En general, los compuestos de CFRP usan resinas termoestables como epoxi, poliéster o éster de vinilo. A pesar de que resinas termoplásticas se usan en compuestos CFRP, los "compuestos termoplásticos reforzados con fibra de carbono" a menudo van por sus propios acrónimos, compuestos CFRTP.
Cuando se trabaja con materiales compuestos o dentro de la industria de los materiales compuestos, es importante comprender los términos y siglas. Más importante aún, es necesario entender el propiedades de los compuestos de FRP y capacidades de los diversos refuerzos como la fibra de carbono.
Propiedades de los compuestos CFRP
Los materiales compuestos, reforzados con fibra de carbono, son diferentes a otros compuestos de FRP que usan materiales tradicionales como fibra de vidrio o fibra de aramida. Las propiedades de los compuestos CFRP que son ventajosas incluyen:
Peso ligero: Un tradicional compuesto reforzado con fibra de vidrio El uso de fibra de vidrio continua con una fibra de 70% de vidrio (peso de vidrio / peso total), comúnmente tendrá una densidad de 0.065 libras por pulgada cúbica.
Mientras tanto, un compuesto CFRP, con el mismo 70% de peso de fibra, podría tener una densidad de 0.055 libras por pulgada cúbica.
Fuerza aumentada: Los compuestos de fibra de carbono no solo son más livianos, sino que los compuestos de CFRP son mucho más fuertes y rígidos por unidad de peso. Esto es cierto cuando se comparan compuestos de fibra de carbono con fibra de vidrio, pero aún más cuando se compara con los metales.
Por ejemplo, una regla práctica decente cuando se compara el acero con los compuestos CFRP es que una estructura de fibra de carbono de igual resistencia a menudo pesará 1/5 de la del acero. Puedes imaginar por qué las compañías automotrices están investigando el uso de fibra de carbono en lugar de acero.
Cuando se comparan los compuestos de CFRP con el aluminio, uno de los metales más ligeros utilizados, una suposición estándar es que una estructura de aluminio de igual resistencia probablemente pesaría 1.5 veces la de la fibra de carbono estructura.
Por supuesto, hay muchas variables que podrían cambiar esta comparación. El grado y la calidad de los materiales pueden ser diferentes, y con los compuestos, el proceso de manufactura, la arquitectura de fibra y la calidad deben tenerse en cuenta.
Desventajas de los compuestos CFRP
Costo: Aunque es un material sorprendente, hay una razón por la cual la fibra de carbono no se usa en todas las aplicaciones. Por el momento, los compuestos CFRP son prohibitivos en muchos casos. Dependiendo de las condiciones actuales del mercado (oferta y demanda), el tipo de fibra de carbono (aeroespacial vs. grado comercial), y el tamaño del cable de fibra, el precio de la fibra de carbono puede variar drásticamente.
La fibra de carbono sin procesar en base al precio por libra puede ser entre 5 y 25 veces más costosa que la fibra de vidrio. Esta disparidad es aún mayor cuando se compara el acero con los compuestos CFRP.
Conductividad: Esto puede ser tanto una ventaja para los compuestos de fibra de carbono como una desventaja dependiendo de la aplicación. La fibra de carbono es extremadamente conductora, mientras que la fibra de vidrio es aislante. Muchos las aplicaciones usan fibra de vidrio, y no puede usar fibra de carbono o metal, estrictamente debido a la conductividad.
Por ejemplo, en la industria de servicios públicos, se requieren muchos productos para usar fibras de vidrio. También es una de las razones por las cuales las escaleras usan fibra de vidrio como los rieles de la escalera. Si una escalera de fibra de vidrio entrara en contacto con una línea eléctrica, las posibilidades de electrocución son mucho menores. Este no sería el caso con una escalera CFRP.
Aunque el costo de los compuestos de CFRP sigue siendo alto, los nuevos avances tecnológicos en la fabricación continúan permitiendo productos más rentables. Con suerte, en nuestra vida, podremos ver fibra de carbono rentable utilizada en una amplia gama de aplicaciones de consumo, industriales y automotrices.