Comprensión de los compuestos CFRP

— Las asombrosas capacidades de los polímeros reforzados con fibra de carbono.

Fibra de carbonoLos compuestos de polímeros reforzados (CFRP) son materiales ligeros y resistentes que se utilizan en la fabricación de numerosos productos utilizados en nuestra vida diaria. Es un término utilizado para describir un reforzado con fibra.material compuestoque utiliza fibra de carbono como componente estructural principal. Cabe señalar que la "P" en CFRP también puede significar "plástico" en lugar de "polímero".

En general, los compuestos CFRP utilizan resinas termoendurecibles como epoxi,poliéster o éster vinílico. A pesar deresinas termoplásticasse utilizan en compuestos CFRP, los “compuestos termoplásticos reforzados con fibra de carbono” a menudo llevan su propio acrónimo, compuestos CFRTP.

Cuando se trabaja con compuestos o dentro de la industria de los compuestos, es importante comprender los términos y acrónimos. Más importante aún, es necesario comprender lapropiedades de los compuestos de FRPy capacidades de los distintos refuerzos como la fibra de carbono.

Propiedades de los compuestos CFRP

Los materiales compuestos, reforzados con fibra de carbono, se diferencian de otros compuestos de FRP que utilizan materiales tradicionales como la fibra de vidrio ofibra de aramida. Las propiedades ventajosas de los compuestos CFRP incluyen:

Peso ligero:Un tradicionalcompuesto reforzado con fibra de vidrioEl uso de fibra de vidrio continua con una fibra de 70% de vidrio (peso de vidrio/peso total), comúnmente tendrá una densidad de 0,065 libras por pulgada cúbica.

Mientras tanto, un compuesto de CFRP, con el mismo 70 % de peso de fibra, normalmente podría tener una densidad de 0,055 libras por pulgada cúbica.

Mayor fuerza:Los compuestos de fibra de carbono no sólo son más livianos, sino que los compuestos de CFRP son mucho más fuertes y rígidos por unidad de peso. Esto es cierto cuando se comparan los compuestos de fibra de carbono con la fibra de vidrio, pero aún más cuando se comparan con los metales.

Por ejemplo, una regla general decente al comparar el acero con los compuestos CFRP es que una estructura de fibra de carbono de igual resistencia a menudo pesará 1/5 del acero. Puedes imaginar por qué las empresas automotrices están investigando el uso de fibra de carbono en lugar de acero.

Al comparar los compuestos de CFRP con el aluminio, uno de los metales más livianos utilizados, una suposición estándar es que una estructura de aluminio de igual resistencia probablemente pesaría 1,5 veces más que la estructura de fibra de carbono.

Por supuesto, hay muchas variables que podrían cambiar esta comparación. El grado y la calidad de los materiales pueden ser diferentes y, en el caso de los compuestos, laproceso de fabricaciónSe deben tener en cuenta la arquitectura de la fibra y la calidad.

Desventajas de los compuestos CFRP

Costo:Aunque es un material sorprendente, hay una razón por la que la fibra de carbono no se utiliza en todas las aplicaciones. Actualmente, los costes de los composites CFRP son prohibitivos en muchos casos. Dependiendo de las condiciones actuales del mercado (oferta y demanda), el tipo de fibra de carbono (grado aeroespacial versus comercial) y el tamaño del cable de fibra, el precio de la fibra de carbono puede variar dramáticamente.

La fibra de carbono en bruto, en términos de precio por libra, puede ser entre 5 y 25 veces más cara que la fibra de vidrio. Esta disparidad es aún mayor cuando se compara el acero con los compuestos CFRP.

Conductividad:Esto puede ser tanto una ventaja para los compuestos de fibra de carbono como una desventaja según la aplicación. La fibra de carbono es extremadamente conductora, mientras que la fibra de vidrio es aislante. MuchosLas aplicaciones utilizan fibra de vidrio., y no puede utilizar fibra de carbono o metal, estrictamente debido a la conductividad.

Por ejemplo, en la industria de servicios públicos, muchos productos deben utilizar fibras de vidrio. También es una de las razones por las que las escaleras utilizan fibra de vidrio como rieles. Si una escalera de fibra de vidrio entrara en contacto con una línea eléctrica, las posibilidades de electrocución son mucho menores. Este no sería el caso con una escalera de CFRP.

Aunque el costo de los compuestos CFRP sigue siendo alto, los nuevos avances tecnológicos en la fabricación continúan permitiendo productos más rentables. Con suerte, durante nuestra vida podremos ver fibra de carbono rentable utilizada en una amplia gama de aplicaciones de consumo, industriales y automotrices.