Fibra de carbono alta resistencia (HR)

 FIBRA DE CARBONO ALTA RESISTENCIA (HR)

Clasificación

Existen 2 tipos de fibra de carbono: las de alto módulo (HM) y las de alta resistencia (HR). De las que voy a hablar son las de alta resistencia, que se caracterizan por su gran resistencia a la rotura, pero con menor coeficiente de elasticidad.

Propiedad más importante

La resistencia mecánica, es una propiedad clave a considerar a la hora de planificar el diseño y fabricación de nuestro proyecto, ya que va a determinar la resistencia de nuestras piezas a las cargas y fuerzas a las que serán sometidas. La fibra de carbono, gracias su relación peso-resistencia / peso-densidad, logra ser varias veces más resistente que los materiales metálicos, como por ejemplo el acero, y a la vez es mucho más ligera y presenta una mayor tenacidad.

Aplicación más importante

La principal aplicación es la fabricación de materiales compuestos, en la mayoría de los casos —aproximadamente un 75%— con polímeros termoestables. El polímero es habitualmente resina epoxi, de tipo termoestable aunque también puede asociarse a otros polímeros, como el poliéster o el viniléster.

Proceso de obtención

Durante el proceso de fabricación, se utilizan una variedad de gases y líquidos. Algunos de estos materiales están diseñados para reaccionar con la fibra para lograr un efecto específico. Otros materiales están diseñados para no reaccionar o evitar ciertas reacciones con la fibra. Al igual que con los precursores, las composiciones exactas de muchos de estos materiales de proceso se consideran secretos comerciales.

El proceso para fabricar fibras de carbono es en parte químico y en parte mecánico. El precursor se estira en hebras o fibras largas y luego se calienta a una temperatura muy alta sin permitir que entre en contacto con el oxígeno. Sin oxígeno, la fibra no puede arder. En cambio, la alta temperatura hace que los átomos en la fibra vibren violentamente hasta que la mayoría de los átomos que no son de carbono son expulsados. Este proceso se llama carbonización y deja una fibra compuesta de largas cadenas de átomos de carbono estrechamente entrelazadas con solo unos pocos átomos que no sean de carbono.

Propiedades más destacadas

• Muy elevada resistencia mecánica, con un módulo de elasticidad elevado.
• Baja densidad, en comparación con otros materiales 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, solo si se utiliza matriz termoestable.

Aplicaciones más destacadas

Hoy en día la fibra de carbono es un material medianamente accesible, utilizado en aplicaciones diversas como refuerzo de matrices poliméricas (FRP).  Algunos sectores son el aeroespacial, naval, ferrocarril, biomédico, defensa, automoción, construcción, deportivo y electrónica.

Es común encontrarse con bicicletas, cascos de protección, o incluso palas de pádel de fibra de carbono.

Impacto medioambiental

Es contaminante ya que al fabricarse necesita mucha energía y se desprenden algunos gases. Muchas técnicas de reciclaje actual debilitan las fibras, lo que reduce su utilidad.