¿La fibra de carbono es conductora?

¿Es conductora la fibra de carbono? Sí, es muy conductivo de alguna manera si se hace correctamente. Profundicemos en el tema para examinar las propiedades y el potencial de este increíble polímero.

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En este artículo:

1. ¿Qué son las fibras de carbono?
   
2. ¿Cómo se fabrica la fibra de carbono?
3. ¿La fibra de carbono es conductora por sí sola?
4. ¿Cómo podemos hacer que la fibra de carbono sea más conductiva?
5. ¿La fibra de carbono es conductora en comparación con el metal?
6. ¿Cuáles son los usos de la fibra de carbono conductora?

¿Qué son las fibras de carbono?

Las fibras de carbono son unidades de carbono de cadena larga similares al grafito que tienen una estructura en red. Las unidades de carbono en red de cadena larga se producen debido a la propiedad de catenamiento de los átomos de carbono, es decir, el enlace de átomos de un elemento similar.

A Thomas Elva Edison se le atribuye la creación del primer filamento de carbono para probar en el filamento eléctrico de la bombilla utilizando algodón natural.

Los precursores son las materias primas utilizadas en la producción de fibras de carbono.

¿Cómo se fabrica la fibra de carbono?

La mayor parte de la fibra de carbono se fabrica a partir de un proceso llamado poliacrilonitrilo o PAN. En el proceso, una hoja de fibra se expone a un calor tan alto que casi todo, excepto el carbono mismo, se quema.

Pasos para fabricar fibras de carbono normales:

1:Polimerización:para hacer un polímero de cadena larga, el precursor se polimeriza.

2:Hilado:después de eso, el polímero se hila en fibras largas. Los procedimientos químicos y mecánicos se emplean comúnmente.

3:Oxidante:La fibra se estabiliza calentándola en el aire. Absorbe oxígeno del aire y se somete a un sofisticado proceso de reordenamiento atómico para estabilizar la fibra.

4:Carbonización:En ausencia de oxígeno, el tratamiento a alta temperatura de la fibra oxidada y estabilizada ayuda a la pérdida de átomos que no son de carbono, lo que da como resultado una fibra de carbono muy compacta.

5:Tratamiento de la superficie:las fibras carbonizadas tienen poca capacidad de unión, lo que dificulta su fusión con resinas epoxi para producir un compuesto. Para adquirir esta capacidad aglutinante, la superficie se trata con los productos químicos adecuados.

6:Dimensionamiento:Para protección, las fibras están recubiertas con epoxi, nailon, poliéster y otros materiales. Esto se conoce como tamaño.

Luego, la hoja de fibra de carbono en bruto se fusiona con otros metales (una parte importante para comprender la conductividad de la fibra de carbono), y el compuesto resultante se trata y se clasifica mediante procesos químicos.

El proceso es profundo y, por lo tanto, costoso.

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¿La fibra de carbono es conductora por sí sola?

No, la fibra de carbono no es demasiado conductora cuando no se combina con nada más, ni en términos de conductividad térmica ni eléctrica.

Cuando se trata de conductividad térmica (la capacidad de conducir el calor), la fibra de carbono es promedio. La fibra de carbono de relativamente alta calidad tiene tanta conductividad térmica como el silicio, e incluso la fibra de carbono de primera calidad tiene menos conductividad que el aluminio.

La fibra de carbono vieja y simple es un poco mejor cuando se trata de conducción eléctrica, aunque todavía no es tan conductora como la mayoría de los metales. Cuando se utiliza como conductor eléctrico, es mejor modificar la fibra de carbono entrelazándola con otros metales o creando un alótropo de carbono más conductor de la electricidad como el diamante o el grafito.

¿Cómo podemos hacer que la fibra de carbono sea más conductiva?

Para aumentar la conductividad eléctrica, la fibra de carbono debe tratarse con otros materiales una vez aislada. Los mejores compuestos para combinar con fibra de carbono para aumentar la conductividad son el látex para la conductividad iónica (a través de un líquido) y el humo de sílice para la conductividad electrónica (a través de un sólido).

Hay alótropos de carbono que conducen el calor mucho mejor que la fibra de carbono; el diamante, en particular, conduce el calor hasta 100 veces más eficazmente que la fibra de carbono simple. Crear estos alótropos no es nada fácil, pero existen procesos que involucran presión, calor y otras reacciones químicas que hacen posibles las transformaciones. Si la fibra de carbono se trata con estos alótropos de carbono cuando están listos, la conductividad térmica de la fibra de carbono puede aumentar muchas veces.

Entonces, ¿es conductora la fibra de carbono? No tanto en su estado base, pero eso puede cambiar fácilmente con un poco de ciencia.

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¿La fibra de carbono es conductora en comparación con el metal?

No por sí solo, no. Sin embargo, cuando se trata con otros metales, lo es.

Por sí sola, la fibra de carbono no es un gran conductor de electricidad en comparación con el metal. De hecho, la mayoría de los metales conducen electricidad alrededor de 1000x, así como la fibra de carbono simple. Incluso cuando se trata con otros materiales, la fibra de carbono todavía no es tan buena como el metal en lo que respecta a la conducción de electricidad. Los metales como la plata, el aluminio y el cobre son especialmente buenos para conducir la electricidad, y aún así son unas 100 veces más rápidos que la fibra de carbono tratada con buenos conductores de electricidad.

Conducir energía térmica es una historia diferente. Cuando se hace bien y se trata correctamente, la fibra de carbono es en realidad más conductora de calor que un metal altamente conductor como el cobre.

¿Cuáles son los usos de la fibra de carbono conductora?

La fibra de carbono tratada se usa en artículos de lujo como cascos y equipaje que se benefician de ser livianos y duraderos. Pero la conductividad de la fibra de carbono brilla en usos más industriales como el revestimiento de contenedores en proyectos de ingeniería y aeroespaciales.

La ciencia todavía está trabajando para mejorar la conductividad eléctrica de la fibra de carbono. Debido a su suprema durabilidad, resistencia al calor, peso ligero y tamaño pequeño en comparación con cosas como cables metálicos, se espera que los productos de fibra de carbono se utilicen mucho más como conductores en el futuro.

La fibra de carbono tiene muchas cualidades asombrosas. Uno de ellos es su asombrosa capacidad como conductor térmico o eléctrico cuando se trata con otros compuestos metálicos.

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