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Algunas de las fibras compuestas inteligentes son:
- Fibra de carbon
- Fibra de aramida (meta/para)
- Fibra de vidrio (vidrio E, vidrio S)
Fibra de carbon:
La fibra de carbono es el material compuesto más común que se encuentra en los autos de carrera y los superdeportivos caros, pero como toda tecnología avanzada, se usa cada vez más en los vehículos.A pesar de esto, la fibra de carbono es un material relativamente fácil de trabajar. El costo de la fibra de carbono se compensa con su increíble resistencia y sus propiedades de extrema ligereza. También es muy rígido, y la rigidez de la carrocería juega un papel importante para contribuir a un buen manejo, especialmente a altas velocidades.
Algunos superdeportivos de producción utilizan monocascos de fibra de carbono. Esta es una técnica estructural que utiliza una piel externa para brindar soporte en lugar de un marco interno tradicional. La fibra de carbono también se usa a veces en los paneles de la carrocería y en áreas donde la rigidez extrema y el peso ligero son beneficiosos. La fibra de carbono se usa a menudo en combinación con la fibra de vidrio debido a procesos de fabricación similares. Sí, este ejemplo tiene una parte delantera de fibra de carbono y fibra de vidrio trasero. Sin embargo, la fibra de carbono es mucho más resistente y ligera que la fibra de vidrio. La fibra de carbono se usa en una amplia variedad de vehículos de alto rendimiento, incluidos autos deportivos, superbikes, bicicletas de pedales (que se usan para fabricar cuadros) y lanchas motoras, donde los atractivos paneles tejidos se dejan sin pintar. Comúnmente se usa en la industria del tuning y la personalización. “Mostrar” el material. La fibra de carbono es la fibra de refuerzo más cara. El precio de una esterilla tejida es de unos 500 DKK/kg. Resistencia a la tracción: 2000-5000 MPa
La fibra de carbono tiene muchas ventajas especiales en cuanto a peso y rendimiento, pero se ve obstaculizada por los costosos procesos de fabricación, reparación y reciclaje. La belleza de la fibra de carbono es que su desempeño direccional (en términos de respuesta a la fuerza aplicada) se puede manipular para producir los mejores resultados posibles en casi cualquier situación. Los materiales como el acero tienen un desempeño deseable cuando se aplican fuerzas de ciertas formas o desde ciertas direcciones, pero las debilidades permanecen. Ser capaz de alinear las fibras con las fuerzas específicas que afectan al componente significa que se pueden eliminar más áreas de debilidad.
Existen diferentes categorías de fibra de carbono según el módulo, la resistencia a la tracción y la temperatura final del tratamiento térmico. El proceso de carbonización implica la exposición a temperaturas que oscilan entre los 10 000 °C y los 20 000 °C, con diferentes niveles de exposición que producen diferentes propiedades en la fibra. Por ejemplo, el tipo de alta elasticidad se procesa a 20000 ℃, el tipo de alta resistencia a 15000 ℃ y el tipo de baja elasticidad/baja resistencia a 10000 ℃. Las principales fibras de carbono están hechas de base de poliacrilonitrilo (PAN) y base de brea y son bien conocidas por su refuerzo compuesto y usos finales resistentes al calor.
Propiedades de la fibra de carbono | pan | paso |
Tenacidad g/de | 18-70 | 14-30 |
módulo de elasticidad g/de | 1640 – 3850 | 1000 5850 |
Elongación (%) | 0,4 a 2,4 | 0,2 a 1,3 |
Temperatura de funcionamiento continuo (〇F) | 570 – 1000 | 570 – 1000 |
solicitud:
tela
- aeronáutica y aeroespacial
- auto
- Artículos deportivos y recreativos
- Marina
- Ingeniería general
Hilo/fibra
- Compuestos reforzados y caucho
- filtración
Fibra de vidrio:
La fibra de vidrio está hecha de óxido de silicio con la adición de pequeñas cantidades de otros óxidos. La fibra de vidrio se caracteriza por su alta resistencia, buena temperatura y resistencia a la corrosión, y bajo precio. Hay dos tipos principales de fibra de vidrio: E-glass y S-glass. El primer tipo es el más utilizado y recibe su nombre de sus excelentes propiedades eléctricas. El segundo tipo es muy fuerte (vidrio S), duro y resistente al calor. Se utiliza como material de refuerzo en muchos campos, como la industria automotriz, la industria de la construcción naval y los artículos deportivos. Se fabrican mediante un proceso de hilado donde se estiran. Desde vidrio fundido pasando por boquillas (miles de metros/minuto) la fibra de vidrio es de muy bajo costo. El precio de una esterilla tejida es de unos 15 DKK/kg.
La fibra de vidrio es útil porque tiene una alta relación entre el área superficial y el peso. Sin embargo, el área superficial aumentada los hace más susceptibles al ataque químico. Los bloques de fibra de vidrio tienen excelentes propiedades de aislamiento térmico al atrapar el aire, con una conductividad térmica de alrededor de 0,05 W/(m·K).
La resistencia del vidrio generalmente se prueba y se informa sobre fibras “vírgenes” o puras recién fabricadas. Las fibras más frescas y delgadas son las más fuertes porque las fibras más finas son más dúctiles. Cuanto más se dañe la superficie, menor será la tenacidad resultante. Dado que el vidrio es una estructura amorfa, sus propiedades son las mismas a lo largo y ancho de la fibra. La humedad es un factor importante en la resistencia a la tracción. La humedad se absorbe fácilmente, lo que exacerba las grietas finas y los defectos de la superficie y reduce la dureza.
A diferencia de la fibra de carbono, el vidrio puede estirarse más antes de romperse. Existe una correlación entre el diámetro de curvatura del filamento y el diámetro del filamento. La viscosidad del vidrio fundido es muy importante para una fabricación exitosa. Durante el estirado (tirando del vidrio para reducir la circunferencia de la fibra) la viscosidad debe ser relativamente baja. Si es demasiado alto, las fibras se romperán durante el estirado. Sin embargo, si es demasiado bajo, el vidrio formará gotitas en lugar de ser arrastrado hacia las fibras.
solicitud:
tela
- auto
- filtración
- Refuerzo – plástico/caucho/cemento
- aislamiento
- Placa de circuito impreso – eléctrica
fieltro de la aguja
- aeronáutica y aeroespacial
- material del cojín
- filtración
- aislamiento y espaciadores
- aislamiento acustico
Fibra de aramida:
Las fibras de aramida son conocidas por su alta dureza y resistencia a la penetración. Las fibras de aramida robustas se utilizan en áreas donde se requiere una alta impermeabilidad, como chalecos antibalas, llantas de bicicletas, alas de aviones y artículos deportivos.
Estas fibras no son tan populares como las fibras de vidrio y carbono, principalmente debido a su costo, alta absorción de agua y difícil procesamiento posterior. Están fabricados con PPTA. El PPTA forma un cristal líquido cuando se sumerge en un ácido fuerte a -50 ℃. El líquido se extrae a través de una boquilla a 200 C. El ácido se evapora y los cristales se orientan. Finalmente, las fibras se estiran a 500C. Una fibra muy cara. El precio de la esterilla tejida es de unos 400 DKK/kg. Resistencia a la tracción: aprox. 3.600 MPa. Las propiedades de las fibras de aramida varían según las condiciones de fabricación.
Las fibras de aramida son polímeros orgánicos hechos por el hombre (poliamidas aromáticas) producidos al hilar fibras sólidas a partir de mezclas químicas líquidas. Alta fuerza específica. Todos los grados tienen una buena resistencia al impacto y los grados de módulo inferior se utilizan ampliamente en aplicaciones balísticas.
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El diámetro del cable se puede reducir hasta en un 50%, haciéndolo mucho más ligero.
solicitud:
- Ropa ignífuga.
- Traje de protección térmica y casco.
- cuerdas y cables.
- hormigón reforzado con fibras
Alcance futuro:
