Las características más valiosas de la fibra de carbono son su resistencia, rigidez y ligereza. La fibra de carbono está hecha de filamentos de carbono cristalinos muy finos en "remolques", que contienen miles de filamentos individuales. Estos hilos parecidos a hilos se tejen juntos formando telas de varios tejidos. Cuando se unen capas de tela de fibra de carbono para formar una placa o lámina de fibra de carbono, el laminado de fibra de carbono es extremadamente fuerte. Entonces, ¿qué tan fuerte es?
La fuerza de la fibra de carbono
La fibra de carbono es dos veces más rígida y cinco veces más resistente que el acero. Si bien es más resistente y rígida que el acero inoxidable, la fibra de carbono es más liviana, lo que la convierte en un material de fabricación ideal.
Clasificación de la rigidez y resistencia de la fibra de carbono
El módulo de tracción se define como "la relación entre la tensión (fuerza por unidad de área) a lo largo de un eje y la deformación (relación de deformación sobre la longitud inicial) a lo largo de ese eje". También conocido como rigidez, el módulo de tracción puede predecir el alargamiento o la compresión de un material siempre que la tensión sea menor que la resistencia a la tracción del material.
Las fibras de carbono se clasifican según el módulo de tracción de las fibras. La unidad de medida inglesa son libras de fuerza por pulgada cuadrada de área de sección transversal, abreviada como psi (o ksi para mil psi y MSI para millón de psi). Hay cinco clasificaciones de fibra de carbono: módulo bajo, módulo estándar, módulo intermedio, módulo alto y módulo ultraalto.
| Clase de fibra de carbono | Módulo bajo | Módulo estándar | Módulo intermedio | Módulo alto | Módulo ultraalto |
| Módulo de tracción GPa | <227 | 227 | 289 | 393 | 758 |
| Módulo de tracción MSI | <33 | 33 | 42 | 57 | 110 |
La rigidez y resistencia de una lámina o placa laminada de fibra de carbono epoxi están determinadas por:
Las propiedades del material de fibra de carbono.
El programa de colocación de las fibras (orientación de las fibras, tipo de tejido y espesor de las capas laminadas)
La relación fibra/resina
Una buena estimación del módulo de tracción para un programa de laminado equilibrado y simétrico de 0/90 grados sería 10 MSi (70 GPA). Una buena estimación de la resistencia a la tracción para el mismo laminado sería 87 KSI (600 MPA).
En comparación, el acero tiene un módulo de tracción de alrededor de 29 MSI (200 GPa) y una resistencia a la tracción de 61 KSI (420 MPa). El módulo de tracción del aluminio es de aproximadamente 10 MSI (69 GPa) y la resistencia a la tracción es de 40 KSI (276 MPA).
Como se puede ver en la siguiente tabla, el laminado de fibra de carbono tiene la mayor resistencia a la tracción específica y la mayor rigidez específica.
| Material | Módulo de tracción GPa | Resistencia a la tracción MPa | Densidad g/cm3 | Resistencia a la tracción específica pa m3/kg |
Módulo de tracción específico MPa m3/kg |
| Aluminio | 69 | 276 | 2.7 | 102 | 25.5 |
| Acero | 200 | 420 | 7.9 | 53 | 25.3 |
| Laminado de fibra de carbono | 70 | 600 | 1.5 | 400 | 46.7 |
Las fibras de carbono de módulo ultra alto son aproximadamente 3 veces más rígidas que las de módulo estándar, pero no son tan fuertes. Además, la fibra de carbono tiene propiedades superiores de resistencia a la fatiga en comparación con el acero y el aluminio. Además, cuando se combinan con resinas adecuadas, las fibras de carbono se encuentran entre los materiales más resistentes a la corrosión del mercado.
