Un compuesto en química se define como una sustancia en la que dos o más elementos de la tabla periódica se unen para formar un muevo material que consta de al menos dos componentes químicamente distintos, con propiedades resultantes signitivamente diferentes a las de los elementos individuales.
Una descripción más completa también exige que los componentes han de estar presentes en proporciones razonables. Esto se traduce en que, al menos, un 5% del peso arbitrariamente se considera como mínimo para ser presencial. Por ello, debe estar producido deliberadamente como una mezcla íntima de las sustancias.
La aleación que forma una microestructura en dos fases distintas como consecuencia de la solidificación o tratamiento térmico no debe ser considerada compuesto. Aunque, por otro lado, si las fibras cerámicas o partículas de la misma son mezcladas con metal elaborando un material consistente en la dispersión de la cerámica en el metal, sí debe estimarse como compuesto.
En la escala microscópica, un compuesto tiene dos o más fases químicamente no semejantes separadas por una interfaz distinta. Esta interfaz tiene gran influencia sobre las propiedades de la composición.
La primera fase es continua y se le conoce como matriz. En general, las características de la matriz se mejoran en gran medida a través de la incorporación de otro constituyente que origina un material combinado. Este compuesto puede contener cerámica, metal o una matriz de polímero.
La segunda es la denominada como refuerzo, ya que se mejoran las propiedades de la matriz, y en la mayoría de los casos, este refuerzo es más rígido, más fuerte y más duro que la matriz.
Los material compuestos reforzados de fibra de carbono se pueden dividir en dos categorías principales, referidas normalmente a refuerzos de fibras cortas o fibras continuas.
Las fibras continuas a menudo constituyen una estructura en capas o laminada. Los estilos del tejido de la fibra continua están típicamente disponibles en una gran extensión de formas: pre-impregnado con una matriz de resina, seca, cintas unidireccionales de diferentes anchuras, ligamentos, arneses, trenzado y cosido.
Las fibras cortas (y largas) se emplean generalmente en operaciones de moldeado por compresión y moldeado en hoja. Estos vienen en forma de copos, virutas y compañeros aleatorios – también puede ser elaborados por una fibra continua establecido de forma aleatoria hasta que el espesor deseado de la capa/lámina se consigue.
El polímero reforzado con fibra de carbono (CFRP o CRP), es un compuesto muy fuerte, ligero, pero sobre todo caro material o plástico reforzado con fibra. Al igual que en el plástico reforzado con fibra de vidrio – simplemente conocido como fibra de vidrio – el complejo se le conoce comúnmente con el nombre del refuerzo (fibra de vidrio, fibra de carbono).
El plástico es el epoxi más frecuente, pero otros plásticos como el poliéster, el éster de vinilo o el nylon, también se utilizan con cierta frecuencia. Otras mezclas contienen tanto fibra de carbono y otras fibras contienen kevlar, aluminio y refuerzo de fibra de vidrio. A estos últimos se le conoce como compuestos híbridos.
Los términos de plástico reforzado con grafito o fibra de grafito (GFRP) también se manejan, pero con menor frecuencia, desde que el plástico reforzado con fibra de vidrio se denomina GFRP.
Polímero reforzado con fibra de vidrio.
Las combinaciones de fibra de carbono tiene muchas aplicaciones en la industria aeroespacial, en el campo de la automoción, así como en barcos de vela, bicicletas modernas, motocicletas y coches deportivos, en los que estas cualidades son de gran importancia.
La evolución en las técnicas de fabricación reducen costes y tiempo de elaboración, por lo que cada vez es más común en bienes de consumo diario, como ordenadores portátiles, trípodes, cañas de pescar, marcos de raquetas de tenis, etc.
Los plásticos reforzados de fibra de carbono (CFRP) son superiores al acero o a los polímeros protegido con fibra de vidrio (GFRP) dada su resistencia a la tracción específica y su módulo de elasticidad – rigidez.
Comparación de módulo específico y resistencia específica de materiales metálicos y compuestos.
Los compuestos no tienen rival como material de absorción de impactos, con una energía de absorción específica (SEA, medido en kilojulios (kJ) por kilogramo (kg) de material usado) mucho mayor que sus homólogos metálicos – proporcionando una optimización más que suficiente.
La razón por la que se usan los CFRP para la absorción de colisiones es bastante sencilla. Comparando la SEA de varios materiales, tenemos que el acero alcanza los 12kJ/kg, mientras que el aluminio absorve 20kJ/kg. Sin embargo, una estructura de fibra de carbono bien optimizada es capaz de llegar desde los 40kJ/kg a los 70kJ/kg en un diseño altamente refinado y testeado.
Propiedades de diferentes fibras utilizadas como refuerzo.
Fuente: formula1-dictionary, car bibles, google
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