Fibra de carbono: propiedades, foto, obtención, uso

2024 Autor: Howard Calhoun | [email protected]. Última modificación: 2023-12-17 10:24

Las industrias avanzadas y la construcción han dominado recientemente muchas tecnologías fundamentalmente nuevas, la mayoría de las cuales están asociadas con materiales innovadores. Un usuario común podría notar la manifestación de este proceso en el ejemplo de materiales de construcción con la inclusión de compuestos. También en la industria automotriz se están introduciendo elementos de carbono que aumentan el desempeño de los autos deportivos. Y estas no son todas las áreas en las que se utiliza la fibra de carbono. La base de este componente son las fibras de carbono, cuya foto se presenta a continuación. En realidad, la singularidad y distribución activa de los composites de nueva generación reside en sus cualidades técnicas y físicas insuperables.

Tecnología de producción

Para la producción de material se utilizan materias primas en forma de fibras naturales o químicas de origen orgánico. Además, como resultado de un procesamiento especial, solo quedan átomos de carbono de la pieza de trabajo original. La principal fuerza influyente es la temperatura. El proceso tecnológico implica la implementación de varias etapas de tratamiento térmico. En la primera etapa, la estructura primaria se oxida en condiciones de temperatura de hasta 250 °C. En el siguienteEn la etapa, la producción de fibras de carbono pasa al procedimiento de carbonización, como resultado del cual el material se calienta en un ambiente de nitrógeno a altas temperaturas de hasta 1500 °C. Por lo tanto, se forma una estructura similar al grafito. Todo el proceso de fabricación se completa con un tratamiento final en forma de grafitización a 3000 °C. En esta etapa, el contenido de carbono puro en las fibras alcanza el 99%.

¿Dónde se usa la fibra de carbono?

Si en los primeros años de popularización el material se usaba exclusivamente en áreas altamente especializadas, hoy hay una expansión de la producción en la que se utiliza esta fibra química. El material es bastante plástico y heterogéneo en cuanto a las posibilidades de explotación. Con una alta probabilidad, el alcance de tales fibras se expandirá, pero hoy en día se han formado los tipos básicos de presentación de materiales en el mercado. En particular, podemos señalar la industria de la construcción, la medicina, la fabricación de ingeniería eléctrica, electrodomésticos, etc. En cuanto a las áreas especializadas, el uso de fibras de carbono sigue siendo relevante para los fabricantes de equipos aeronáuticos, electrodos médicos y materiales absorbentes de radar.

Formas de producción

En primer lugar, se trata de productos textiles resistentes al calor, entre los que podemos distinguir tejidos, hilos, géneros de punto, fieltro, etc. Una dirección más tecnológica es la fabricación de materiales compuestos. Quizás este sea el segmento más amplio en el que la fibra de carbono se representa como la base de productos para la producción en serie.producción. En particular, se trata de rodamientos, unidades resistentes al calor, piezas y elementos diversos que funcionan en entornos agresivos. En su mayoría, los compuestos están enfocados al mercado automotriz, sin embargo, la industria de la construcción también está bastante dispuesta a considerar nuevas propuestas de los fabricantes de esta fibra química.

Propiedades de los materiales

La especificidad de la tecnología para la obtención del material dejó su huella en el desempeño de las fibras. Como resultado, la alta estabilidad térmica se ha convertido en la principal característica distintiva de la estructura de dichos productos. Además de los efectos térmicos, el material también es resistente a los ambientes químicos agresivos. Es cierto que si el oxígeno está presente durante el proceso de oxidación cuando se calienta, esto tiene un efecto perjudicial sobre las fibras. Pero la resistencia mecánica de la fibra de carbono puede competir con muchos materiales tradicionales que se consideran duros y resistentes al daño. Esta cualidad es especialmente pronunciada en los productos de carbono. Otra propiedad que está en demanda entre los tecnólogos de varios productos es la capacidad de absorción. Debido a la superficie activa, esta fibra se puede considerar como un sistema catalítico eficiente.

Productores

Los líderes en el segmento son empresas estadounidenses, japonesas y alemanas. Las tecnologías rusas en esta área prácticamente no se han desarrollado en los últimos años y todavía se basan en los desarrollos de la era soviética. Hasta la fecha, la mitadLas fibras que se producen en el mundo se las llevan las empresas japonesas Mitsubishi, Kureha, Teijin y otras, la otra parte se la reparten las alemanas y las americanas. Por ejemplo, el lado estadounidense es Cytec, y en Alemania la fibra de carbono es producida por SGL. No hace mucho, la empresa taiwanesa Formosa Plastics ingresó a la lista de líderes en esta área. En cuanto a la producción nacional, solo dos empresas se dedican al desarrollo de compuestos: Argon y Khimvolokno. Al mismo tiempo, los empresarios bielorrusos y ucranianos han logrado logros significativos en los últimos años, dominando nuevos nichos para el uso comercial de la fibra de carbono.

El futuro de las fibras de carbono

Dado que algunos tipos de CFRP pronto permitirán la producción de productos que pueden mantener su estructura original durante millones de años, muchos expertos predicen una sobreproducción de dichos productos. A pesar de esto, las empresas interesadas continúan compitiendo con las actualizaciones tecnológicas. Y esto se justifica en gran medida, ya que las propiedades de las fibras de carbono son un orden de magnitud superiores a las de los materiales tradicionales. Es suficiente recordar la fuerza y la resistencia al calor. Con base en estas ventajas, los desarrolladores están explorando nuevas áreas de desarrollo. La introducción del material, muy probablemente, cubrirá no solo áreas especializadas, sino también áreas cercanas al consumidor masivo. Por ejemplo, los elementos ordinarios de plástico, aluminio y madera se pueden reemplazar con fibra de carbono, que superará a los materiales convencionales en una serie de cualidades de rendimiento.

Conclusión

Muchos factores impiden la adopción generalizada de fibras artificiales innovadoras. Uno de los más significativos es el alto costo. Dado que la fibra de carbono requiere el uso de equipos de alta tecnología para su fabricación, no todas las empresas pueden permitirse el lujo de obtenerla. Pero esto no es lo más importante. El hecho es que no todos los fabricantes están interesados en cambios tan radicales en la calidad del producto. Por lo tanto, mientras aumenta la durabilidad de un elemento de la infraestructura, el fabricante no siempre puede realizar una actualización similar en los componentes adyacentes. El resultado es un desequilibrio que anula todos los logros de las nuevas tecnologías.