Rendimiento de los materiales compuestos de fibra de carbono
Los materiales compuestos reforzados con fibra de carbono son diferentes de otros materiales compuestos de FRP que utilizan fibras tradicionales como la fibra de vidrio o la fibra de aramida. Las excelentes propiedades de los compuestos CFRP incluyen: peso ligero. Los compuestos tradicionales reforzados con fibra de vidrio utilizan fibras de vidrio continuas con un contenido del 70 % (peso de vidrio/peso total) y normalmente tienen una densidad de 0,065 libras por pulgada cúbica.
Aunque los compuestos de CFRP de alta resistencia son livianos, los compuestos de CFRP tienen mayor resistencia y dureza por unidad de peso en comparación con los compuestos de fibra de vidrio. En comparación con los materiales metálicos, esta ventaja es aún más destacada. Por ejemplo, la experiencia nos dice que, en comparación con el acero, los materiales CFRP pesan sólo 1/5 del acero con la misma resistencia. Es fácil imaginar por qué todos los fabricantes de automóviles están investigando el uso de fibra de carbono en lugar de acero para mejorar el rendimiento de sus productos.
Cuando se comparan los compuestos de CFRP con el aluminio, uno de los metales más livianos, basándose en suposiciones básicas, el aluminio de la misma resistencia pesa aproximadamente 1,5 veces más que la fibra de carbono. Por supuesto, hay muchas otras variables en el experimento que pueden afectar los resultados de la comparación. Por ejemplo, el grado y la calidad de los materiales son diferentes, y también es necesario tener en cuenta el proceso compuesto, el proceso de producción, la estructura de la fibra y la calidad.
Desventajas de los compuestos de fibra de carbono
Alto costo Aunque los compuestos CFRP tienen un rendimiento excelente, ¿por qué las fibras de carbono no se utilizan ampliamente en la producción de productos? Actualmente, el coste de producción de los compuestos CFRP es demasiado alto. Dependiendo de la situación actual del mercado (oferta y demanda), el tipo de fibra de carbono (grado aeroespacial versus grado comercial) y el tamaño del haz de fibras son diferentes, y el precio de la fibra también es diferente. El precio por libra de materias primas de fibra de carbono puede alcanzar entre 5 y 25 veces el precio de la fibra de vidrio. En comparación con el acero, los materiales CFRP tienen propiedades de alto crecimiento más destacadas.
La conductividad eléctrica puede ser una ventaja de los compuestos de fibra de carbono, pero también puede ser una desventaja en aplicaciones prácticas. La fibra de carbono es extremadamente conductora, mientras que la fibra de vidrio es aislante. Muchos productos utilizan fibra de vidrio en lugar de fibra de carbono o metal porque requiere un aislamiento severo.
En la producción de instalaciones públicas, muchos productos requieren el uso de fibra de vidrio. Por ejemplo, en la producción de escaleras, se utiliza fibra de vidrio como marco de la escalera, porque cuando la escalera de fibra de vidrio entra en contacto con líneas eléctricas, la posibilidad de descarga eléctrica se reduce considerablemente. Las escaleras de fibra de carbono son extremadamente conductoras y las consecuencias pueden ser desastrosas.
Aunque el coste de los materiales compuestos de fibra de carbono sigue siendo alto, con el avance de la tecnología, productos más eficientes están a la vuelta de la esquina. Quizás durante nuestra vida seamos testigos de la aplicación generalizada de productos de fibra de carbono de alto rendimiento en el mercado de consumo, la producción industrial y la fabricación de automóviles.