Polímeros reforzados con fibra de carbono

Polímeros reforzados con fibra de carbono ( inglés americano ), polímeros reforzados con fibra de carbono ( inglés de la Commonwealth ), plásticos reforzados con fibra de carbono, termoplásticos reforzados con fibra de carbono ( CFRP , CRP , CFRTP ), también conocidos como fibra de carbono, compuestos de carbono , o simplemente carbono , son plásticos reforzados con fibras extremadamente resistentes y ligeros que contienen fibras de carbono . Los CFRP pueden ser costosos de producir, pero se usan comúnmente donde sea que exista una alta relación resistencia-peso ySe requiere rigidez (rigidez), como la industria aeroespacial, las superestructuras de los barcos, la automoción, la ingeniería civil, los equipos deportivos y un número cada vez mayor de aplicaciones técnicas y de consumo. ^[1]

El polímero aglutinante suele ser una resina termoestable como epoxi , pero a veces se utilizan otros polímeros termoestables o termoplásticos , como poliéster , éster de vinilo o nailon. Las propiedades del producto final de CFRP pueden verse afectadas por el tipo de aditivos introducidos en la matriz de unión (resina). El aditivo más común es la sílice , pero se pueden usar otros aditivos como el caucho y los nanotubos de carbono .

La fibra de carbono a veces se denomina polímero reforzado con grafito o polímero reforzado con fibra de grafito ( GFRP es menos común, ya que choca con el polímero reforzado con (fibra) de vidrio ).

Los CFRP son materiales compuestos . En este caso el composite consta de dos partes: una matriz y un refuerzo. En CFRP el refuerzo es fibra de carbono, que le aporta su resistencia. La matriz suele ser una resina de polímero, como epoxi, para unir los refuerzos. ^[2] Debido a que el CFRP consta de dos elementos distintos, las propiedades del material dependen de estos dos elementos.

El refuerzo le da al CFRP su fuerza y ​​rigidez, medidas por tensión y módulo elástico respectivamente. A diferencia de los materiales isotrópicos como el acero y el aluminio, el CFRP tiene propiedades de resistencia direccional. Las propiedades de CFRP dependen de los diseños de la fibra de carbono y la proporción de las fibras de carbono en relación con el polímero. ^[3] Las dos ecuaciones diferentes que rigen el módulo elástico neto de los materiales compuestos utilizando las propiedades de las fibras de carbono y la matriz polimérica también se pueden aplicar a los plásticos reforzados con fibra de carbono. ^[4] La siguiente ecuación,

es válido para materiales compuestos con las fibras orientadas en la dirección de la carga aplicada. es el módulo compuesto total, y son las fracciones de volumen de la matriz y la fibra, respectivamente, en el compuesto, y y son los módulos elásticos de la matriz y las fibras, respectivamente. ^[4] El otro caso extremo del módulo de elasticidad del compuesto con las fibras orientadas transversalmente a la carga aplicada se puede encontrar mediante la siguiente ecuación: ^[4]${\displaystyle E_{c}}$${\displaystyle V_{m}}$${\displaystyle V_{f}}$${\displaystyle E_{m}}$${\displaystyle E_{f}}$

Cola de un helicóptero radiocontrolado , fabricado en CFRP

Polímero reforzado con fibra de carbono

Un Airbus A350 con librea temática de fibra de carbono . Los materiales compuestos se utilizan ampliamente en todo el A350.

1996 McLaren F1 : primera carrocería de fibra de carbono

McLaren MP4 (MP4/1), primer coche de F1 de fibra de carbono.

Una canoa de fibra de carbono y Kevlar (Placid Boatworks Rapidfire en el Adirondack Canoe Classic )