La historia y el desarrollo de la fibra de carbono

La fibra de carbono es un material que ha revolucionado numerosas industrias, desde la aeroespacial hasta la deportiva. Su combinación única de alta resistencia, bajo peso y durabilidad lo ha convertido en una opción particularmente atractiva para aplicaciones que requieren materiales de alto rendimiento. ¿Pero como llegamos aquí? Sumerjámonos en la historia de la fibra de carbono.

 

Los primeros días de la fibra de carbono

 

La historia de la fibra de carbono comienza a mediados-19del siglo XX, con el descubrimiento de los filamentos de carbono. En 1879, Thomas Edison inventó la primera bombilla de luz incandescente comercialmente práctica, que utilizaba filamentos de carbono como filamento. Durante las próximas décadas, los filamentos de carbono se convertirían en una opción popular para una variedad de dispositivos eléctricos, desde radios hasta televisores.

 

El siguiente gran avance en la historia de la fibra de carbono se produjo en la década de 1950, cuando los investigadores comenzaron a experimentar con plásticos reforzados con carbono. La idea era crear un material que tuviera la fuerza y ​​la rigidez del metal, pero con el bajo peso y la resistencia a la corrosión del plástico. Esto fue particularmente importante para las aplicaciones aeroespaciales, ya que el peso es una preocupación importante al diseñar aeronaves.

 

Uno de los primeros pioneros de la fibra de carbono fue el químico británico Sir Hugh Anderson. A fines de la década de 1950, Anderson desarrolló un proceso para crear fibras de carbono que consistía en calentar fibras de rayón a temperaturas extremadamente altas. La idea era crear un material que tuviera una estructura similar al grafito, que es conocido por su alta resistencia y bajo peso.

 

El proceso de Anderson fue relativamente simple: calentó fibras de rayón a alrededor de 1,000-1,500 grados centígrados en ausencia de oxígeno, lo que provocó que las fibras se descompusieran en sus átomos de carbono constituyentes. Las fibras "carbonizadas" resultantes se trataron luego con un gas a alta temperatura para mejorar aún más su resistencia y durabilidad.

 

Primeras aplicaciones de la fibra de carbono

 

La fibra de carbono se vio inicialmente como un material con un gran potencial para su uso en la industria aeroespacial. La alta resistencia y el bajo peso de la fibra de carbono la convirtieron en una opción ideal para estructuras que necesitaban ser livianas pero resistentes, como el fuselaje y las alas de un avión.

 

A principios de la década de 1960, la Fuerza Aérea de EE. UU. comenzó a financiar la investigación de la fibra de carbono y, en 1963, el primer avión de fibra de carbono, el McDonnell Douglas F-4 Phantom II, realizó su primer vuelo. El F-4 estaba equipado con componentes de fibra de carbono en la sección de cola, lo que ayudó a reducir el peso del avión en alrededor de un 20 por ciento.

 

En los años siguientes, la fibra de carbono comenzó a encontrar su camino hacia otras aplicaciones en la industria aeroespacial, incluidos satélites, cohetes y misiles. En 1965, la NASA utilizó plástico reforzado con fibra de carbono para construir una serie de cohetes Scout que se utilizaron para poner en órbita cargas útiles científicas.

 

Avances en la tecnología de fibra de carbono

 

A medida que creció la demanda de fibra de carbono, también creció la necesidad de crear procesos mejores y más eficientes para producir el material. A principios de la década de 1970, se desarrollaron varios procesos nuevos que permitieron producir fibra de carbono más rápidamente y con mayor consistencia.

 

Uno de los avances clave fue el proceso de "brea" para fabricar fibras de carbono. En lugar de comenzar con el rayón, que era el material más común utilizado para fabricar fibra de carbono en ese momento, los investigadores descubrieron que era posible fabricar fibra de carbono a partir de un subproducto de la industria del petróleo llamado "brea". La brea es una sustancia espesa y alquitranada que se produce durante la refinación del petróleo crudo y contiene un alto porcentaje de carbono.

 

El proceso de brea consiste en calentar la brea a alrededor de 1500 grados centígrados en ausencia de oxígeno, lo que hace que se descomponga en sus átomos de carbono constituyentes. Luego, las fibras resultantes se tratan con un gas a alta temperatura para mejorar aún más su resistencia y durabilidad.

 

El proceso de brea sigue siendo el método más común para fabricar fibra de carbono en la actualidad, aunque ha habido numerosos avances en la tecnología desde su creación. Por ejemplo, los investigadores han desarrollado nuevos métodos para controlar el tamaño y la forma de las fibras de carbono, lo que puede tener un gran impacto en su resistencia y rigidez.

 

Aplicaciones de la fibra de carbono en la actualidad

 

Hoy en día, la fibra de carbono se puede encontrar en una amplia gama de aplicaciones, desde automóviles de alto rendimiento hasta equipos deportivos. En la industria automotriz, la fibra de carbono se usa para crear paneles de carrocería livianos, lo que puede ayudar a mejorar la eficiencia y el rendimiento del combustible. En el mundo del deporte, la fibra de carbono se usa para hacer de todo, desde raquetas de tenis hasta bicicletas de carrera.

 

La fibra de carbono también se usa ampliamente en la industria aeroespacial, donde se usa para hacer de todo, desde aviones comerciales hasta naves espaciales. De hecho, el Boeing 787 Dreamliner es el primer avión comercial que presenta un fuselaje compuesto de fibra de carbono.

 

Una de las aplicaciones más emocionantes de la fibra de carbono es en el campo de la medicina. Los investigadores están explorando el uso de fibra de carbono como material para crear huesos y tejidos de reemplazo, así como para dispositivos médicos implantables.

 

Pensamientos finales

 

La fibra de carbono es un material que ha recorrido un largo camino desde sus inicios en la década de 1950. De un concepto novedoso para crear materiales livianos y de alta resistencia, se ha convertido en una parte esencial de numerosas industrias en todo el mundo. A medida que avanza la tecnología, es probable que veamos aplicaciones aún más emocionantes para la fibra de carbono en los próximos años.