FIBRA TEXTIL DE CARBÓN O CARBONO, Una fibra textil maravillosa

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La "fibra de carbón o carbono" de acuerdo a lo establecido en la norma internacional ISO 2076 “Fibras hechas por el hombre – Nombres genéricos”, es la "Fibra que contiene al menos el 90% en masa de carbono obtenido por carbonización térmica de precursores orgánicos”. Se refiere a un material compuesto, hecho principalmente de carbono. La fibra de carbono se produce a partir de una sustancia polimérica precursora que contiene carbono, como la poliacrilonitrilo (PAN), la viscosa (rayón) o el alquitrán de petróleo.

Nota: Un precursor químico es una sustancia indispensable o necesaria para producir otra mediante los compuestos químicos que constituyen una primera etapa en un proceso químico y que actúan como sustrato en las etapas posteriores. Sirve, como ejemplo, el caso del alcohol etílico, precursor del ácido acético en la formación del vinagre (1).

ELABORACIÓN DE LA FIBRA DE CARBONO

• El poliacrilonitrilo (PAN) es la materia prima más comúnmente utilizada para la producción de fibra de carbono. Se parte de una forma fibrosa de PAN que luego se estira y retuerce.

• Estabilización: La materia prima se calienta a una temperatura específica, en una atmósfera controlada sin oxígeno para eliminar otros elementos y convertirla en un polímero con estructura de carbono.

• Carbonización: El material estabilizado se somete a temperaturas muy altas (alrededor de 1000-3000°C) en un ambiente sin oxígeno o con poco oxígeno para eliminar aún más elementos no carbonosos y aumentar la proporción de carbono.

• Grafetización (opcional): Este es un proceso adicional para aumentar la estructura cristalina de carbono y mejorar las propiedades de conductividad eléctrica y mecánica.

• Tratamientos adicionales: Dependiendo de las aplicaciones específicas, se pueden realizar tratamientos químicos o físicos adicionales para modificar las propiedades de la fibra de carbono.

PROPIEDADES DE LA FIBRA DE CARBONO

• Alta resistencia y rigidez: Tiene una resistencia que puede ser hasta 5 veces mayor que la fibra de acero.

• Buena conductividad eléctrica: La estructura del carbono en la fibra de carbono permite una buena conductividad eléctrica.

• Resistencia a la corrosión: Es resistente a la corrosión química y a la oxidación.

• Alta resistencia a la temperatura: Tiene una alta resistencia a la degradación térmica y puede resistir altas temperaturas.

• Densidad Específica: es alrededor de 1.5 g/cm3 a 2.0 g/cm3, (la densidad específica del agua es 1 g/cm3, la del algodón es 1.52 g/cm3 y la del poliéster 1.38 g/cm3, sólo por tener algunas referencias).

• Hidrofilidad: La fibra de carbono es hidrofóbica, lo que significa que repele el agua y tiene una baja afinidad por la humedad. Esta característica es valiosa en aplicaciones en las que se requiere resistencia al agua o durabilidad en ambientes húmedos.

• Conductividad Térmica: Tiene una conductividad térmica relativamente alta en comparación con otros materiales poliméricos, pero es menor que la conductividad térmica de los metales. La conductividad térmica de la fibra de carbono varía dependiendo de la orientación de la fibra y la estructura del material compuesto en el que está presente, pero generalmente se encuentra en el rango de 100-1000 W/(m·K).

• Resiliencia: La fibra de carbono es conocida por su alta resistencia y rigidez, lo que la hace muy resistente a la deformación. Tiene una excelente resiliencia y capacidad para recuperar su forma original después de someterse a deformaciones.

USOS DE LA FIBRA DE CARBONO

Industria Aeroespacial y de Aviación: Componentes estructurales de aviones y naves espaciales debido a su combinación de resistencia y ligereza.

Automotriz: Piezas y componentes en la Industria Automotriz para mejorar la eficiencia del combustible y el rendimiento.

Industria Deportiva: Raquetas de tenis, palos de golf, bicicletas y otros equipos deportivos de alta gama para mejorar el rendimiento debido a su ligereza y resistencia.

Construcción: Reforzamiento estructural en edificios y puentes para aumentar la resistencia y durabilidad.

Electrónica: Carcasas de dispositivos electrónicos y componentes donde se requiere conductividad eléctrica y ligereza.

Aplicaciones militares: Equipos militares, vehículos y armamento debido a su resistencia y ligereza.

Energía: Aplicaciones en energía renovable, como palas de turbinas eólicas y componentes en energía solar.

Industria del Vestido (2): Camiseta inteligente con fibras de carbono tejidas con elastano para darle una estructura ligera, transpirable y flexible en cuatro direcciones. Además, es resistente a la humedad y a las manchas. Guantes de alta resistencia y ropa de alta duración.

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Fuentes:

(1) https://es.wikipedia.org/wiki/Precursor_qu%C3%ADmico

(2) https://dplnews.com/moda-inteligente-esta-camiseta-esta-hecha-con-fibras-de-carbono-y-es-casi-indestructible/

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Ing. Francisco Ordóñez Ordóñez

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