Tipos de fibra de carbono

Fibra de carbon Es una fibra inorgánica (mineral) que sirve como materia prima para un material compuesto que desempeña el papel del componente de refuerzo.

Proporciona propiedades mecánicas, resistencia a la tracción específica, rigidez, dureza y módulo específico.

Los tipos de fibra de carbono que existen actualmente son:

• Módulo ultra alto (UHM) con un módulo de elasticidad superior a 500 Gpa
• Alto módulo (HM) con módulo de elasticidad superior a 300 Gpa y relación resistencia a la tracción / módulo de tensión inferior al 1%
• Fuerza alta (HT) con valores de resistencia a la tracción superiores a 3 Gpa y relaciones de resistencia a la tracción / módulo de 0.015-20
• Módulo intermedio (IM) con un módulo de tensión superior a 300 Gpa y una relación de resistencia a la tracción / módulo del orden de 0,01
• Módulo bajo, con estructura isotrópica, bajos valores de módulo de elasticidad y resistencia a la tracción.

A partir de las temperaturas del tratamiento de calentamiento, estos tipos de fibra se especifican de la siguiente manera:

Alto módulo (HM)

Más rígido y requiere más temperatura. Tiene un módulo específico 70 veces mayor que el de las aleaciones de aluminio, el módulo específico es una propiedad de los materiales que consiste en el módulo de elasticidad debido a la densidad de masa de un material, también conocido como rigidez en relación con el peso o la rigidez específica.

Este módulo tiene 7 micrómetros de diámetro de alambre, una densidad entre 1810 y 1870 kg / m3; un módulo de elasticidad de 390 Gpa, resistencia a la tracción entre 2.1 y 2.7 Gpa, alargamiento a la rotura de 0.7%, un módulo específico de 210 y un coeficiente de expansión térmica de 2.56 x 10 ^ -6 ° C.

Las fibras altamente orientadas y altamente moduladas obtenidas del alquitrán tienen una estructura de grafito, es decir, están dispuestas en forma de láminas, lo que no se observa en las fibras de carbono obtenidas de PAN o rayón.

Alta resistencia (HR)

Es más fuerte y se carboniza a una temperatura que proporciona mayor resistencia a la tracción. Tiene 8 micrómetros de diámetro de alambre, una densidad entre 1740 y 1760 kg / m3, un módulo de elasticidad de 230 Gpa, resistencia a la tracción entre 2.6 y 5 Gpa, alargamiento a la rotura del 2%, un módulo específico de 130 y un coeficiente de expansión térmica igual a la de HM.

Tipo III

Es más económico, menos rígido, de buena resistencia y utiliza la temperatura más baja en el tratamiento. Tiene un diámetro de alambre de 7 a 8 micras, una densidad de 1820 kg / m cúbico, un módulo de elasticidad de 290 Gpa, resistencia a la tracción de 3.1 Gpa, alargamiento a la rotura de 1.1%, un módulo específico 160 y un coeficiente de expansión térmica igual al de HM

Bajo módulo (menos de 70 Gpa) Con baja resistencia a la tracción (menos de 1Gpa), se producen a partir de alquitrán isotrópico.

Se pueden transformar en un alto módulo mediante la tracción de grafitización, que es un método de alto costo. Las fibras de bajo módulo obtenidas del alquitrán, como las fibras de módulo intermedio obtenidas de rayón y PAN, tienen estructuras de grafito turbo estático.

Las fibras de alto módulo (más de 800 Gpa) se obtienen de la mesofase del alquitrán (con las mismas características de un cristal líquido en una estructura similar a la del grafito).

Fuentes:

• http://www.fibradecarbono.es/articulos/que-es-fibra-carbono/
• Materiales compuestos, Volumen 1. Ed. Reverte España. 2007. Antonio Miravete, Asociación Española de Materiales Compuestos.