Polímeros reforzados con fibra de carbono
Polímeros reforzados con fibra de carbono ( inglés americano ), polímeros reforzados con fibra de carbono ( inglés de la Commonwealth ) o plásticos reforzados con fibra de carbono , o termoplásticos reforzados con fibra de carbono ( CFRP , CRP , CFRTP , también conocidos como fibra de carbono , carbono compuesto , o simplemente carbono ), son plásticos reforzados con fibra extremadamente fuertes y ligeros que contienen fibras de carbono . Los CFRP pueden ser costosos de producir, pero se usan comúnmente dondequiera que la relación resistencia / peso ySe requieren rigidez (rigidez), como aeroespacial, superestructuras de barcos, automoción, ingeniería civil, equipamiento deportivo y un número cada vez mayor de aplicaciones técnicas y de consumo. [1]
El polímero aglutinante es a menudo una resina termoendurecible , como epoxi , pero a veces se utilizan otros polímeros termoendurecibles o termoplásticos , como poliéster , éster de vinilo o nailon. Las propiedades del producto CFRP final 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 utilizar otros aditivos como caucho y nanotubos de carbono .
La fibra de carbono a veces se denomina polímero reforzado con grafito o polímero reforzado con fibra de grafito (el GFRP es menos común, ya que choca con el polímero reforzado con fibra de vidrio ).
Los CFRP son materiales compuestos . En este caso, el compuesto consta de dos partes: una matriz y un refuerzo. En CFRP el refuerzo es de fibra de carbono, que le aporta su resistencia. La matriz suele ser una resina polimérica, 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 resistencia 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 fibras de carbono en relación con el polímero. [3] Las dos ecuaciones diferentes que gobiernan 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 elástico del compuesto con las fibras orientadas transversalmente a la carga aplicada se puede encontrar usando la siguiente ecuación: [4]
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