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Qué es la fibra de carbono: Todo sobre este gran material


Qué es la fibra de carbono

La fibra de carbono es un componente más que conocido el mundo de la automoción. Sus distintas propiedades lo han convertido en uno de los materiales más utilizados por los diferentes fabricantes, especialmente en sus modelos más deportivos o de competición. Probablemente sabrías identificar este elemento a varios de metros de distancia pero, ¿sabes qué es la fibra de carbono y cómo se fabrica?

La fibra de carbono es una fibra sintética compuesta por filamentos de entre 5 y 10 micrómetros de diámetro entrelazados entre sí, que están a su vez formados por átomos de carbono. El material o tejido que nosotros denominamos como “fibra de carbono” es el resultado de unir varias fibras y tejerlas entre sí. De hecho, si observamos de cerca cualquier componente fabricado en fibra de carbono, es fácil reconocer un motivo (que además es muy característico) muy similar al que podría apreciarse en una cesta de mimbre, por lo que la premisa es bastante similar.

Historia

Historia de la fibra de carbono

El descubrimiento de la fibra de carbono es relativamente reciente, ya que el nacimiento de este material tal y como lo conocemos data de mediados del siglo pasado, aunque existen referencias muy anteriores acerca de su uso. Los primeros en producir fibra de carbono fueron Joseph Swan (1860) y Thomas Edison (1879), aunque el uso que le dieron es muy distinto al actual, ya que su objetivo era utilizarlo como filamento de las primeras bombillas incandescentes eléctricas. Por aquel entonces la “fibra de carbono” no era sintética, ya que su utilizaban hilos de algodón y astillas de bambú carbonizados para fabricarla.

Casi un siglo más tarde, en 1958, Roger Bacon creó las primeras fibras de alto rendimiento, siendo este el punto de partida para la futura fabricación de este material. Para ello, calentó hebras de rayón hasta carbonizarlas, obteniendo así varias fibras. El problema de esto es que las fibras obtenidas sólo poseían un 20% de carbono y eran poco rígidas y resistentes. Años después, en los 60s, el científico japonés Akio Shindo, realizó un nuevo intento de fabricar fibras de carbono utilizando poliacrinolitrilo como materia prima, obteniendo una fibra con un 55% de carbono. Durante esta misma década se realizaron también pruebas con otras materias primas, como la brea de petróleo, que permitían obtener filamentos muy resistentes con un 85% de carbono. Desde entonces el material ha ido evolucionando hasta llegar al que utilizamos hoy en día.

Características y propiedades

Propiedades fibra de carbono

Uno de los principales motivos por los que el uso de la fibra de carbono se ha extendido rápidamente en el mundo del motor es, además de su atractiva estética, las diferentes características y propiedades que presenta. Es un componente tan resistente como el acero y más ligero que la madera o el plástico. Posee también una baja densidad, un alto aislamiento térmico y gran resistencia a la abrasión y las variaciones de temperatura. Todo esto ha posicionado a la fibra de carbono como un elemento muy cotizado en diversos sectores, aunque presenta el gran inconveniente de ser un material caro, dado que los costes de producción son bastante elevados. Por tener una referencia: un kilo de fibra de carbono cuesta aproximadamente 100 euros, aunque se prevé que este precio pueda reducirse entre un 70% y un 90% en los próximos años.

Existen diferentes tipos de fibras de carbono, que normalmente suelen tener una nomenclatura tipo 1K, 3K, 6K, 12K, 18K o 24K. Estos valores hacen referencia al número de filamentos que posee cada fibra, parámetro que oscila entre los 1.000 y los 24.000 (la K representa mil).

Proceso de fabricación

Fibra Carbono

El principal componente para la fabricación de las fibras de carbono es el poliacrinolitrilo, aunque también se utilizan el rayón y la brea de petróleo. La materia prima utilizada se denomina precursor, y esta pasa por diversos procesos antes de convertirse en el elemento que se instala más adelante en los automóviles. En primer lugar, la materia prima se estira para formar hebras largas y luego se calienta a altas temperaturas, provocando que los átomos del componente vibren fuertemente, eliminando así los átomos que no sean de carbono. De este modo, se obtiene una fibra compuesta de largas cadenas de átomos de carbono entrelazados que están unidos por cristales de carbono.

Tras el proceso anterior, conocido como “Carbonización”, se sumergen las fibras en diversos gases que favorecen la oxidación de la superficie de la fibra. Esto permite mejorar las propiedades de unión del elemento, incrementando así su resistencia. Finalmente, las hebras se recubren con diferentes materiales de revestimiento como el epoxi, el poliéster o el nylon –entre otros– para evitar daños durante el tejido. El resultado de esto se utiliza, junto con otro componentes (resina, por ejemplo), para fabricar las piezas de fibra de carbono que todos conocemos.

Usos de la fibra de carbono y relación con los coches

Llanta fibra de carbono

Dadas sus increíbles propiedades, el uso de la fibra de carbono se ha extendido a muchos sectores. La industria aerospacial y aeronáutica fue una de las primeras en utilizarla para fabricar piezas para aviones o naves. Más tarde llegó al mundo de los automóviles comerciales, aunque pasó primero por los coches de competición (los chasis de los Formula 1 son monocasco de fibra de carbono). En los coches “de calle” se ha utilizado para fabricar capós, chasis, llantas, alerones e incluso carrocerías enteras con el objetivo de reducir el peso de los vehículos sin renunciar a la resistencia que ofrecen otros materiales. Además, es un elemento especialmente duradero y resistente a la corrosión. Huelga decir que es un material utilizado en automóviles deportivos o de alta gama, por razones de precio y estética, aunque es muy probable que su uso se extienda en tiempo venideros.

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