Fibra De Carbono

1. INTRODUCCIÓN.

En la industria y en la ingeniería se han empezado a conocer nuevos materiales estructurales de naturaleza sintética denominados materiales compuestos, provenientes de procesos químicos sofisticados.
Es cada vez más evidente la aplicación de estos materiales compuestos desde la última década, ya que antes su aplicación era prácticamente inexistente.
Un material compuesto esaquel formado por dos o más fases en una escala macroscópica, cuyo comportamiento mecánico y propiedades están diseñados para ser superior a aquellos materiales que lo constituyen cuando actúan de forma independiente. Una de las fases es usualmente discontinua (fibra) y la otra es débil en continuo (matriz).
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La fibra de carbono es un material compuesto no metálico de tipo polimérico,integrado por una fase dispersante que da forma a la pieza que se quiere fabricar.
En la mayoría de los casos, las fibras de carbono permanecen como carbón no grafítico. Por tanto en término de fibras de grafito solo está justificado cuando las fibras de carbono (siempre y cuando sean grafitizables) han sido sometidas a un tratamiento térmico de grafitización (2000–3000 ºC) que les confiere unorden cristalino tridimensional que puede observarse mediante difracción de rayos X.
Las aplicaciones de este material se desarrollaron para la industria espacial pero al bajar de precio se han ido extendiendo en la industria del transporte, aeronáutica, deporte, relojera…



2. Perspectiva histórica:

Las primeras fibras de carbono utilizadas industrialmente se deben a Edison (1989), elcual preparó fibras de carbono por carbonización de filamentos de fibras de bambú (celulosa) y fueron utilizadas en la preparación de filamentos para lámparas incandescentes.
En 1958 Roger Bacon creó unas fibras de alto rendimiento de carbono en el Centro Técnico de la Union Carbide Parma (Cleveland, Ohio). Las primeras fibras fueron fabricadas calentando filamentos del rayón hasta que carbonizaron.Este proceso resultó ser ineficiente, ya que las fibras resultantes contenían sólo un 20% de carbono y tenían malas propiedades de fuerza y ​ de rigidez.
En la década de 1960 se desarrollo en Japón un proceso por el cual se obtenía una fibra de carbono que contenía alrededor del 55% de carbono.
El alto potencial de la fibra de carbono fue aprovechado en 1963 en un proceso desarrollado en elEstablecimiento Real de aeronaves en Hampshire, Reino Unido. El proceso fue patentado por el Ministerio de Defensa del Reino Unido y luego autorizada a tres empresas británicas: Rolls-Royce, Morganita y Courtaulds. Estas empresas fueron capaces de establecer instalaciones de producción industrial de fibra de carbono. Rolls-Royce se aprovechó de las propiedades del nuevo material para entrar en elmercado americano con motores para aviones.
Dado el limitado mercado para un producto muy caro de calidad variable, Courtaulds terminó como el único gran fabricante del Reino Unido. Esta compañía continuó la fabricación de fibras de carbono con el desarrollo de dos mercados principales: el aeroespacial y de equipamiento deportivo. La velocidad de la producción y la calidad del producto se hanmejorado desde entonces.
En 1966 fibras de carbono de alto módulo y tensión de ruptura fueron obtenidas a partir de fibras de PAN (poliacrilonitrilo). En esta época también se desarrollaron FC obtenidas a parir de breas de carbón y petróleo y de resinas fenólicas, sin embargo estas FC presentan propiedades mecánicas inferiores y se comercializan como fibras de carbono de uso general. En los años1980’s se preparan FC a partir de breas de mesofase de ultra-alto módulo que se utilizan en un número limitado de aplicaciones que requieren fibras de muy altas prestaciones.

Durante la década de 1970, los trabajos experimentales para encontrar materias primas alternativas llevaron a la introducción de fibras de carbono a partir de una brea de petróleo derivadas de la transformación del...