“El Kevlar y las fibras de carbono en los nuevos materiales compuestos."













TAREA 1
“El Kevlar y las fibras de carbono en los nuevos materiales compuestos."












18 de Enero de 2012











Introducción:

Se presentará en la presente investigación los nuevos materiales compuestos por Kevlar y Fibra de Carbono, dando énfasisen sus propiedades, procesos de fabricación y sus principales aplicaciones en ingeniería.

En un material compuesto, las fibras constituyen el componente que proporciona resistencia mecánica y rigidez a la matriz que modifican y, además, pueden ofrecer otras propiedades valiosas e interesantes como resistencia a altas temperaturas, resistencia a la fluencia, entre otras. En función de losrequisitos de diseño, es factible seleccionar una combinación matriz-fibra idónea para fabricar un componente con un elevado valor de uso. El compuesto obtenido tendrá las propiedades deseadas para una aplicación particular, o general, a un precio razonable, aunque el coste de las fibras sea alto.

De a cuerdo a sus características y propiedades, los materiales compuestos representan una grancompetencia e innovación en la tecnología con respecto a los metales en ingeniería, un importante ejemplo es la industria aeronáutica que ha implementado las estructuras de sus aviones con materiales compuestos, reemplazando a los metales antes utilizados, ya que éstos últimos presentan desventajas en lo que se refiera a resistencia a la corrosión, aumento de vida a la fatiga, peso y/o componentes de altaresistencia.

Para poder describir bien el Kevlar necesitamos entender lo que son las poliamidas, estas se puede considerar como un derivado de un ácido carboxílico por sustitución del grupo —OH del ácido por un grupo —NH2, —NHR o —NRR' (llamado grupo amino). Formalmente también se pueden considerar derivados del amoníaco, de una amina primaria o de una amina secundaria por sustitución de unhidrógeno por un radical ácido, dando lugar a una amida primaria, secundaria o terciaria, respectivamente.

Una fibra de carbono está constituida por paquetes de capas de átomos de carbono con diferentes orientaciones respecto al eje de la fibra. La ordenación de los átomos de carbono en las capas es similar a la del grafito, razón por la que se las suele designar como capas de grafeno.
Este tipode estructura implica que la fibra va a presentar una anisotropía en sus propiedades, cuyos valores vienen determinados, entre otros, por los siguientes factores: La existencia de fuertes enlaces covalentes carbono-carbono en las capas, en contraste con las débiles fuerzas de van der Waals que actúan entre capas; La perfección de la orientación tanto en sentido longitudinal como transversal;Presencia de picaduras, poros y grietas; El tipo de precursor usado; Proceso de fabricación empleado y condiciones en las que se realiza.

Procesos de fabricación asociados a la manufactura de estos materiales
Proceso de fabricación del Kevlar:

El Kevlar solo puede ser procesado mediante el proceso de fricción en solución, el cual consiste en obtener la fibra desde el proceso de polimerización,ya que en este punto, se puede controlar a voluntad sus propiedades, cabe notar que para las fibras como el Kevlar solo es posible procesarlas como fibras, ya que su resistencia mecánica y su estructura cristalina no permite realizar otro proceso de transformado. A continuación describiremos como es el proceso de hilado del Kevlar, cabe mencionar que la información sobre este proceso es muylimitada debido a las restricciones de autor que existen sobre este tema.

Como ya lo habíamos mencionado La fabricación de fibras se basa en el forzado de polímeros a través de pequeños agujeros agrupados en una hilera a niveles de temperatura y presión extremadamente elevados con el propósito de formar filamentos que se enfriarán a velocidades controladas. Se los estira para hacerlos más...