Investigación sobre la Fibra de Carbono
Páginas: 16 (3882 palabras)
Publicado: 2 de diciembre de 2015
UNIVERSIDAD TECNOLÓGICA NACIONAL
Facultad Regional Concepción del Uruguay
Cátedra: Ingeniería y Sociedad
Título: “Fibra de carbono”
Docentes: Hegglin, Daniel
Follín, Heraldo
Grupo N°: 3
Integrantes: Blanc, Maitén
Guerrero, Lucas
Ocampo, Eduardo
Parherr, Nicolás
Rolleri, Sebastián
Fecha de Presentación: 13/11/14
1. INTRODUCCIÓN
La fibra de carbono es un material formado por fibras de50-10 micras de diámetro, compuesto principalmente de átomos de carbono. Los átomos de carbono están unidos entre sí en cristales que son más o menos alineados en paralelo al eje longitudinal de la fibra. La alineación de cristal da a la fibra de alta resistencia en función del volumen (lo hace fuerte para su tamaño). Varios miles de fibras de carbono están trenzados para formar un hilo, que puedeser utilizado por sí mismo o tejido en una tela.
Las propiedades de las fibras de carbono, tales como una alta flexibilidad, alta resistencia, bajo peso, tolerancia a altas temperaturas y baja expansión térmica, las hacen muy populares en la industria aeroespacial, ingeniería civil, aplicaciones militares, etc. Sin embargo, son relativamente caros en comparación con las fibras similares, lo quelimita en gran medida su uso.
Las fibras de carbono generalmente con una resina plástica que es moldeada para formar un plástico reforzado con fibra de carbono el cual tiene una muy alta relación resistencia-peso, extremadamente rígido, aunque el material es un tanto frágil. Sin embargo, las fibras de carbono también se combinan con otros materiales, como por ejemplo con el grafito para formarcompuestos carbono-carbono, que tienen una tolerancia térmica muy alta.
2. HISTORIA
En 1958, Roger Bacon creó fibras de alto rendimiento de carbono en el Centro Técnico de la Unión Carbide Parma, que se encuentra en la ciudad de los Estado Unidos, Cleveland. Estas fibras se fabricaban mediante el calentamiento de filamentos de rayón, la primera fibra creada, hasta carbonizarlos. Este procesoresultó 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, con poliacrilonitrilo como materia prima se creó una fibra de carbono que contiene alrededor del 55% de carbono.
El alto potencial de la fibra de carbono fue aprovechado en 1963 en un proceso desarrollado en el Establecimiento Real deaeronaves en Hampshire, Reino Unido. El proceso fue patentado por Reino Unido y luego autorizo a tres empresas británicas Rolls-Royce, Morganite y Courtaulds.
Rolls-Royce se aprovechó de las propiedades del nuevo material para entrar en el mercado americano con partes para aviones.
Dado el limitado mercado para un producto muy caro, de calidad variable, Morganite decidió que la producción defibra de carbono era periférica a su negocio principal, dejando Courtaulds como el único fabricante grande 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.
Durante la década de 1970, los trabajos experimentales para encontrar materias primas alternativas llevaron a laintroducción de fibras de carbono a partir de un área de petróleo derivadas de la transformación del petróleo. Estas fibras contenían alrededor de 85% de carbono y tenía una excelente resistencia a la flexión.
3. DESARROLLO
La fibra de carbono se fabrica a partir un polímero llamado poliacrilonitrilo, a través de un complicado proceso de calentamiento. Cuando se calienta el poliacrilonitrilo, el calorhace que las unidades repetitivas ciano formen anillos.
Al aumentamos el calor, los átomos de carbono se deshacen de sus hidrógenos y los anillos se vuelven aromáticos. Este polímero constituye una serie de anillos piridínicos fusionados.
Luego se incrementa la temperatura a unos 400-600°C. De este modo, las cadenas adyacentes se unen:
Este calentamiento libera hidrógeno y da un polímero...
UNIVERSIDAD TECNOLÓGICA NACIONAL
Facultad Regional Concepción del Uruguay
Cátedra: Ingeniería y Sociedad
Título: “Fibra de carbono”
Docentes: Hegglin, Daniel
Follín, Heraldo
Grupo N°: 3
Integrantes: Blanc, Maitén
Guerrero, Lucas
Ocampo, Eduardo
Parherr, Nicolás
Rolleri, Sebastián
Fecha de Presentación: 13/11/14
1. INTRODUCCIÓN
La fibra de carbono es un material formado por fibras de50-10 micras de diámetro, compuesto principalmente de átomos de carbono. Los átomos de carbono están unidos entre sí en cristales que son más o menos alineados en paralelo al eje longitudinal de la fibra. La alineación de cristal da a la fibra de alta resistencia en función del volumen (lo hace fuerte para su tamaño). Varios miles de fibras de carbono están trenzados para formar un hilo, que puedeser utilizado por sí mismo o tejido en una tela.
Las propiedades de las fibras de carbono, tales como una alta flexibilidad, alta resistencia, bajo peso, tolerancia a altas temperaturas y baja expansión térmica, las hacen muy populares en la industria aeroespacial, ingeniería civil, aplicaciones militares, etc. Sin embargo, son relativamente caros en comparación con las fibras similares, lo quelimita en gran medida su uso.
Las fibras de carbono generalmente con una resina plástica que es moldeada para formar un plástico reforzado con fibra de carbono el cual tiene una muy alta relación resistencia-peso, extremadamente rígido, aunque el material es un tanto frágil. Sin embargo, las fibras de carbono también se combinan con otros materiales, como por ejemplo con el grafito para formarcompuestos carbono-carbono, que tienen una tolerancia térmica muy alta.
2. HISTORIA
En 1958, Roger Bacon creó fibras de alto rendimiento de carbono en el Centro Técnico de la Unión Carbide Parma, que se encuentra en la ciudad de los Estado Unidos, Cleveland. Estas fibras se fabricaban mediante el calentamiento de filamentos de rayón, la primera fibra creada, hasta carbonizarlos. Este procesoresultó 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, con poliacrilonitrilo como materia prima se creó una fibra de carbono que contiene alrededor del 55% de carbono.
El alto potencial de la fibra de carbono fue aprovechado en 1963 en un proceso desarrollado en el Establecimiento Real deaeronaves en Hampshire, Reino Unido. El proceso fue patentado por Reino Unido y luego autorizo a tres empresas británicas Rolls-Royce, Morganite y Courtaulds.
Rolls-Royce se aprovechó de las propiedades del nuevo material para entrar en el mercado americano con partes para aviones.
Dado el limitado mercado para un producto muy caro, de calidad variable, Morganite decidió que la producción defibra de carbono era periférica a su negocio principal, dejando Courtaulds como el único fabricante grande 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.
Durante la década de 1970, los trabajos experimentales para encontrar materias primas alternativas llevaron a laintroducción de fibras de carbono a partir de un área de petróleo derivadas de la transformación del petróleo. Estas fibras contenían alrededor de 85% de carbono y tenía una excelente resistencia a la flexión.
3. DESARROLLO
La fibra de carbono se fabrica a partir un polímero llamado poliacrilonitrilo, a través de un complicado proceso de calentamiento. Cuando se calienta el poliacrilonitrilo, el calorhace que las unidades repetitivas ciano formen anillos.
Al aumentamos el calor, los átomos de carbono se deshacen de sus hidrógenos y los anillos se vuelven aromáticos. Este polímero constituye una serie de anillos piridínicos fusionados.
Luego se incrementa la temperatura a unos 400-600°C. De este modo, las cadenas adyacentes se unen:
Este calentamiento libera hidrógeno y da un polímero...
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