Textiles de fibra de carbono ¿Que es y como se fabrica?

¿Qué son los textiles de fibra de carbono?

Los textiles de fibra de carbono (CFT) son sintéticos o hechos por el hombre. Hacerlos requiere una combinación de procesos químicos y mecánicos, lo que significa que nunca los encontrarás en la naturaleza. Son un invento del siglo XX; su creación como textiles se produjo en los Estados Unidos en la década de 1960, donde surgieron de las iniciativas de defensa de la Guerra Fría y del programa espacial en desarrollo.

Pero la historia de las fibras de carbono es mucho más antigua. Thomas Edison patentó por primera vez un proceso para hacerlos en 1879 cuando buscaba un filamento efectivo y duradero para usar en bombillas. Quería una fibra que pudiera calentarse y aún así mantener su forma. Los textiles de fibra de carbono son fuertes y livianos, pero no son fáciles de fabricar.

Fabricación de textiles de fibra de carbono

Entonces, ¿cómo se hacen los CFT? El proceso parte de una fibra base, que en la industria se denomina precursor . El precursor es a veces rayón, fibras de poliacrilonitrilo (una resina acrílica que a veces se menciona por su acrónimo PAN) o residuos de petróleo.

Estos materiales se queman lentamente y convertirlos en fibras requiere calor. Primero, se estiran mientras se someten a temperaturas de alrededor de 200 a 300 grados centígrados. Luego se libera la tensión (por lo que ya no se estiran) y se calientan a temperaturas muy altas, a veces hasta 2000 grados centígrados.

Si son fibras de grafito, que son más fuertes que el carbono normal, ¡se calientan a 3000 grados centígrados! Esto obliga a las fibras a deshacerse de la mayoría de las moléculas que no son de carbono, como el oxígeno, el nitrógeno y el hidrógeno. El resultado son haces de fibras continuas paralelas llamadas estopas . Las fibras se unen en filamentos que se hilan en hilo que se utiliza para fabricar telas.

Ejemplo de una fibra de carbono

¡Son muchos pasos! Como puede sospechar, los filamentos de fibra de carbono son costosos de fabricar, por lo que a menudo se usan en compuestos , materiales hechos de más de una fibra. A veces se unen con epoxi.

¿Cómo se utilizan los textiles de fibra de carbono?

Los CFT se utilizan en industrias como la aeroespacial (es decir, aviones y naves espaciales), militar y deportes de motor. Un buen ejemplo es el Kevlar, que se usa en chalecos antibalas. Los CTF también se encuentran en revestimientos y materiales de refuerzo para proyectos de ingeniería civil como carreteras y puentes.

También tienen usos marinos en barcos y embarcaciones oceánicas, así como velas de servicio pesado. Incluso encuentran su camino en la electrónica y los electrodomésticos. Otra industria que utiliza textiles de fibra de carbono es el automovilismo, donde puede encontrarlos en cosas como guantes de carreras de motos.

Superficie curva de un textil de fibra de carbono

Todos estos usos tienen algo en común. Requieren textiles que puedan soportar altas temperaturas, mucha fricción y exposición a la presión. ¿Necesitas otro ejemplo? Aquí hay uno: en el transbordador espacial, la tela que cubría las boquillas de los cohetes propulsores estaba hecha de textiles de fibra de carbono. ¡Eso sí que es fuerte!

Resumen de la lección

Los textiles de fibra de carbono son productos sintéticos hechos al calentar una sustancia conocida como precursor (fibra base) a temperaturas muy altas, a veces hasta 2000 a 3000 grados centígrados. Esto da como resultado que las moléculas que no son de carbono, como el oxígeno y el hidrógeno, se desprendan y da como resultado haces de fibras continuas llamadas estopa .

Estos se convierten en filamentos que se tejen en textiles. Es muy costoso fabricar textiles de filamentos de carbono, por lo que a menudo se utilizan en materiales compuestos , que los combinan con otras sustancias. Estos textiles muy fuertes se utilizan en industrias donde los productos deben ser duraderos, capaces de soportar altas temperaturas y soportar mucho desgaste, como la industria aeroespacial, los deportes de motor y el ejército. Aunque se desarrolló principalmente en el siglo XX para el programa espacial, Thomas Edison patentó por primera vez un proceso en 1879 en busca de filamentos para usar en bombillas.