En 1860, Joseph Swan inventó el prototipo de lámpara incandescente: la lámpara de alambre de carbono de semivacío. Para iluminar la oscuridad nocturna, se creó la fibra de carbono como cuerpo luminoso de la luz eléctrica.
La fibra de carbono original era imperceptible, estaba hecha de fibras naturales, tenía poca resistencia estructural, la calidad del filamento era deficiente, se rompía con facilidad y su durabilidad distaba mucho de ser ideal, por lo que fue rápidamente reemplazada por un filamento de tungsteno. Como resultado, la investigación en fibra de carbono ha entrado en un período de estancamiento.
En la década de 1950, aumentó la demanda de materiales resistentes a altas temperaturas, a la corrosión y de alta resistencia en el sector aeroespacial, y se volvió a depositar la esperanza en los carburos. Tras una serie de estudios, se descubrió finalmente el material con un punto de fusión de 3600 °C, al que se le denominó oficialmente "fibra de carbono".
Las mejores propiedades de la fibra de carbono son su ligereza, alta resistencia, alta resistencia específica y módulo específico. Su densidad es inferior a 1/4 de la del acero, su resistencia a la tracción es aproximadamente 10 veces mayor que la del hierro y su módulo elástico es aproximadamente 7 veces mayor que el del hierro. Además, la fibra de carbono posee excelentes características, como resistencia a la fatiga, resistencia a la oxidación, estabilidad química y buena estabilidad térmica.
En el campo de los motores aeronáuticos, la fibra de carbono se combina principalmente con resina, metal, cerámica y otros sustratos en forma de base reforzada, y la combinación se llama compuestos reforzados con fibra de carbono (CFRP), funciona bien en términos de reducción de peso y eficiencia, reduciendo el ruido y las emisiones, mejorando la resistencia del material y el ahorro de combustible.
Los materiales compuestos también se están utilizando gradualmente en componentes de alta temperatura de motores aeronáuticos, como el catéter de la válvula de sobreflujo variable (VBV) GEnx, fabricado con doble amida maleica (BMI) reforzada con fibra de carbono, con un peso de tan solo 3,6 kg por catéter. La tobera de flujo mixto (MFN) del motor ruso SaM146 también utiliza piezas de BMI reforzadas con fibra de carbono, que son unos 20 kg más ligeras que las de metal.
En el futuro, con la mejora adicional de la resistencia y tenacidad de los compuestos de fibra de carbono, la aplicación de compuestos de fibra de carbono en motores aeronáuticos será popular: mejorar el CFRTP del proceso de formación de plástico por contracción térmica, mejorar el proceso de carbono para formar compuestos de carbono/carbono CFRC, mejorar la formación del proceso de metal CFRM, mejorar la formación del proceso de caucho CFRR ...... En cualquier dirección, los compuestos de fibra de carbono serán un material esencial para los futuros motores aeronáuticos de alto rendimiento.
Hora de publicación: 09-abr-2019