Carbono

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Aunque los inventores Joseph Wilson Swan, Thomas Alva Edison y Lewis Howard Latimer coquetearon con la fibra de carbono durante la segunda mitad del siglo XIX, el primero que consiguió fabricar un material similar al que usamos hoy en día fue el físico estadounidense Roger Bacon. El método de producción que propuso en 1958 era muy ineficiente, pero que nos ha permitido obtener uno de los materiales más exóticos que conocemos.

También se usa para fabricar el casco de algunos barcos, el cuadro de algunas bicicletas de competición y las palas de algunos aerogeneradores. Incluso podemos encontrarla en el chasis y la caja de algunos ordenadores portátiles y smartphones. No cabe duda de que es capacitado para cambiar las reglas del juego en muchas industrias.

Además, su resistencia y su rigidez eran muy inferiores a las del material que utilizamos actualmente, pero Bacon dio un paso muy importante hacia delante que fue secundado poco después por el físico japonés Akio Shindo - fibra de carbon. A principios de la década de los 60, solo unos años después del hallazgo de Bacon, Shindo logró producir fibras con un 55% de carbono, todo un logro para esa época.

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Watt o W. Johnson fue crucial para encontrar la manera de fabricar . El secreto consistía en utilizar un precursor. Y el elegido fue el . fibra de carbon. Un precursor es una sustancia que resulta indispensable para producir otra diferente gracias a su participación en una reacción química. Esta definición está ligeramente simplificada, pero es lo suficientemente precisa para que podamos intuir su rol sin entrar en detalles complicados.

Toda la ropa en cuya etiqueta aparece la palabra «acrílico» lo contiene - fibra de carbon. El poliacrilonitrilo es un polímero que se emplea habitualmente para fabricar las fibras sintéticas de muchas de las prendas que utilizamos cada día Un apunte breve para no dejar cabos sueltos. Un polímero es una cadena de moléculas de gran tamaño que puede tener un origen natural, como el almidón o la celulosa, o bien sintético, como el nailon o el polietileno.

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Los átomos de carbono de estos tres materiales se organizan adoptando la forma de un patrón regular hexagonal que conforma láminas. Lo que hace diferente a la fibra de carbono es que las láminas de átomos de carbono de sus filamentos y no adoptan una estructura cristalina regular, que es lo que sucede en el grafito.

Estos filamentos son tan finos que es necesario reunir varios miles de ellos para dar forma a una sola fibra o hilo de carbono. Precisamente por esta razón resulta muy curioso que este material tenga una densidad media que oscila habitualmente entre 1,6 y 1,7 g/cm3, una cifra muy inferior a los 7,85 g/cm3 que tiene el acero, un material con el que comparte algunas propiedades mecánicas.

La fabricación de la fibra de carbono a partir de poliacrilonitrilo requiere un proceso químico complejo en el que no es necesario que profundicemos, pero es interesante que sepamos que original varias veces. Además, cada una de estas iteraciones se lleva a cabo a una temperatura más alta. A medida que se somete al poliacrilonitrilo a temperaturas más y más altas se va alterando su estructura atómica, de manera que después de expulsar los átomos de hidrógeno primero y los de nitrógeno después, el polímero queda conformado casi exclusivamente por carbono.

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Y tampoco toda ella tiene la misma calidad ni las mismas propiedades mecánicas. Hay fibras de carbono de ultra alto módulo (UHM) que tienen un módulo de elasticidad (gigapascales). El módulo de Young, o de elasticidad longitudinal, es un parámetro que describe cómo se deforma un material en función de la dirección en la que se le aplica una fuerza.

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Algunas fibras de carbono tienen un módulo de elasticidad de 500 GPa, una cifra muy alta que refleja su gran rigidez y resistencia La fibra de carbono de la que hemos hablado en el párrafo anterior, la de tipo UHM, tiene un módulo de elasticidad de 500 GPa, que es un valor muy alto.

El aluminio tiene un módulo de elasticidad de 71 GPa, el latón de 106 GPa y el acero común de 207 GPa (fibra de carbon) (carbono Compositesplaza.com). Esto significa, sencillamente, que para deformar en una dirección dada un elemento de fibra de carbono tendremos que aplicarle a la que tendríamos que utilizar con el aluminio, el latón, o, incluso, el acero.

En cualquier caso, lo realmente interesante de todas estas cifras, y la idea en la que merece la pena que nos fijemos, es que la fibra de carbono , y, a la par, a la compresión y la fractura, aventajando en este terreno a algunos metales que son más densos que ella - fibra de carbon.

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