En 1860, Joseph Swan inventou o prototipo das lámpadas incandescentes, a lámpada de fío de carbono semibaleiro. Para iluminar a noite escura, como corpo luminoso da luz eléctrica, presentouse a fibra de carbono.
A fibra de carbono inicial non se notaba, estaba feita de fibras naturais, con pouca resistencia estrutural, a calidade do filamento que se fabricaba con ela era deficiente, rompíase facilmente co uso e a súa durabilidade estaba lonxe de ser ideal, polo que foi substituída rapidamente por un filamento de tungsteno. Como resultado, a investigación da fibra de carbono entrou nun período de inactividade.
Na década de 1950, a demanda de materiais resistentes a altas temperaturas, á corrosión e de alta resistencia no sector aeroespacial aumentou, e a xente volveu centrar as súas esperanzas nos carburos. Tras unha serie de estudos, finalmente atopouse o material cun punto de fusión de 3.600 ℃, que foi chamado oficialmente "fibra de carbono".
As mellores propiedades da fibra de carbono son o seu peso lixeiro, a súa alta resistencia, a súa alta resistencia específica e o seu módulo específico. A súa densidade é inferior a 1/4 da do aceiro, a súa resistencia á tracción é aproximadamente 10 veces maior que a do ferro e o seu módulo de elasticidade é aproximadamente 7 veces maior que o do ferro. Ademais, a fibra de carbono ten unha variedade de características excelentes, como a súa ausencia de fatiga, a súa ausencia de ferruxe, a súa estabilidade química e a súa boa estabilidade térmica.
No campo dos motores aeronáuticos, a fibra de carbono combínase principalmente con resina, metal, cerámica e outros substratos en forma de base reforzada, e a combinación denomínase composto reforzado con fibra de carbono (CFRP), que funciona ben en termos de redución de peso e eficiencia, redución de ruído e emisións, mellora da resistencia do material e aforro de combustible.
Os materiais compostos tamén se están a empregar gradualmente en compoñentes de alta temperatura de motores aeronáuticos, como o catéter da válvula de desbordamento variable (VBV) GEnx, feito de amida maleica dobre (BMI) reforzada con fibra de carbono, cun peso de só 3,6 kg por catéter. A boquilla de fluxo mixto (MFN) do motor SaM146 ruso tamén emprega pezas BMI reforzadas con fibra de carbono, que son uns 20 quilogramos máis lixeiras que o metal.
No futuro, coa mellora adicional da resistencia e a tenacidade dos compostos de fibra de carbono, a aplicación de compostos de fibra de carbono nos motores aeronáuticos será popular: mellorar a CFRTP do proceso de formación de plástico por contracción térmica, mellorar o proceso de carbono para formar compostos carbono/carbono CFRC, mellorar a formación do proceso de metal CFRM, mellorar a formación do proceso de goma CFRR ...... En calquera dirección, os compostos de fibra de carbono serán un material esencial para os futuros motores aeronáuticos de alto rendemento.
Data de publicación: 09-04-2019