El profesor de plásticos tiene dos palabras para usted: Fibra de carbono.
Al planificar y construir nuestros nuevos coches, los fabricantes de automóviles recurren cada vez más a la fibra de carbono, el mismo tipo de material que se utiliza en los aviones de alta tecnología 787 Dreamliner de Boeing. Se dice que es hasta 10 veces más resistente que el acero y cuatro veces más ligero.
Más allá de los automóviles y la industria aeroespacial, la fibra de carbono se utiliza en artículos deportivos, turbinas de energía eólica, aplicaciones militares y mucho más. Y se espera que su uso se duplique o incluso se triplique en 2020.
Entonces… ¿qué es la fibra de carbono? ¿Y por qué le importa al Profesor Plastics? Quiero decir, no es un plástico, ¿verdad?
Es cierto que la fibra de carbono no es en sí misma un plástico. Es una fibra (o filamento) de un diámetro increíblemente pequeño hecho principalmente de átomos de carbono. Y quiero decir pequeño, normalmente entre 5 y 10 micras de diámetro (una micra es la millonésima parte de un metro o aproximadamente 0,000039 pulgadas). Estas fibras suelen agruparse para formar un hilo (o estopa) que a menudo se teje en una tela.
Es posible que recuerde de la clase de química que los diamantes -una de las sustancias naturales más duras- están compuestos por átomos de carbono dispuestos en una red particular. Así que no es de extrañar que la fibra de carbono sea rígida, fuerte y ligera, además de resistente a los productos químicos y tolerante a las altas temperaturas. Suena ideal para hacer cosas.
Bueno, por sí sola, la fibra de carbono no suele ser ideal. Normalmente se combina con otros materiales para proporcionar las propiedades necesarias para el chasis de un coche de carreras o el fuselaje de un avión o una prótesis o una raqueta de tenis o una caña de pescar o el cuadro de una bicicleta.
¿Típicamente combinada con qué otros materiales, te preguntarás? Plásticos.
El término «fibra de carbono», cuando se utiliza en términos profanos (como en las noticias), suele referirse a «plásticos reforzados con fibra de carbono», es decir, a un compuesto formado por fibras de carbono MÁS algún tipo de plástico. O alguna combinación de plásticos. Y quizás otros materiales. Como «plásticos reforzados con fibra de carbono» es un término muy extenso, muchas personas lo acortan a «fibra de carbono» o «fibra de carbono»: «fibra de carbono» o «compuesto de fibra de carbono». Y los «plásticos» se olvidan. (Qué triste.)
Combinar la fibra de carbono con los plásticos es algo así como añadir barras de refuerzo («reinforcing bar») al hormigón, lo que crea el «hormigón armado». La combinación de la fibra de carbono y los plásticos da como resultado materiales con cualidades de superhombre, incluyendo una mayor resistencia y durabilidad.
La combinación de la fibra de carbono y los plásticos da como resultado materiales con cualidades de superhombre, incluyendo una mayor resistencia y durabilidad.
Como se mencionó anteriormente, nuestros nuevos coches probablemente verán un rápido crecimiento en el uso de plásticos reforzados con fibra de carbono. (De acuerdo, llamémoslo simplemente CFRP.) Hasta la fecha, los componentes de los automóviles de CFRP -chasis, alerones, techos, capós y muchas piezas internas y externas- se han empleado en gran medida, pero no exclusivamente, en los coches de lujo o de alto rendimiento debido a los altos costes de fabricación. En la actualidad, muchos fabricantes de automóviles (por ejemplo, Ford, Mercedes, General Motors, BMW) están invirtiendo mucho en aplicaciones de CFRP, ahora que los costes están bajando y las nuevas tecnologías permiten producir estos componentes con mayor rapidez.
¿Por qué debería importarnos a los conductores (o a los pasajeros)? Porque un mayor uso del CFRP puede reducir el peso del vehículo, mejorar el ahorro de combustible y contribuir a la seguridad.
- El ahorro de peso/combustible: Como ya se ha dicho, el CFRP es mucho más resistente que el acero y, a la vez, más ligero, por lo que los componentes del coche pueden ser más livianos. Esta es una de las razones por las que Ford se ha asociado con Dow Chemical Company para ampliar el uso del CFRP, con el objetivo de reducir el peso de los coches en 750 libras para 2020. Una reducción del 10% del peso del vehículo puede aumentar la eficiencia del combustible entre un 6% y un 8% durante la vida útil de los coches actuales. Eso es mucha gasolina.
- Seguridad: Los componentes de los automóviles de CFRP pueden tener una mayor tasa de absorción de energía que el acero, lo que puede contribuir a mejorar la seguridad en caso de colisión. Por ejemplo, hoy en día los coches de carreras se fabrican en gran parte con CFRP, lo que ha permitido reducir el peso, mejorar el rendimiento y aumentar la seguridad. Al igual que otros avances en materia de seguridad desarrollados para las pistas de carreras, los componentes de CFRP se dirigen ahora hacia un uso generalizado en el coche familiar.
El crecimiento de los componentes para automóviles de CFRP ampliará el ya extenso y creciente uso de los plásticos en nuestros coches. Los coches nuevos de hoy en día ya están compuestos por aproximadamente un 10 por ciento de plásticos en peso, pero un 50 por ciento de plásticos en volumen.
La combinación de fibra de carbono y plásticos está preparada para ampliar aún más esa proporción, al tiempo que contribuye a la eficiencia del combustible y a nuestra seguridad.
Fibra de carbono. Parece un material ideal. Pero no hay que olvidar los plásticos…