Cos’è la fibra di carbonio?

Meglio conosciuta come CFRP (Carbon Fiber Reinforced Polymer), ha una struttura filiforme, molto sottile, realizzata in carbonio ed utilizzata in genere nella realizzazione di una grande varietà di “materiali compositi”, che sono così chiamati in quanto sono costituiti da due o più materiali, che in questo caso sono le fibre di carbonio e una cosiddetta matrice, in genere di resina (ma può essere in altro materiale plastico o in metallo) la cui funzione è quella di tenere in “posa” le fibre resistenti (affinché mantengano il corretto orientamento che consenta di assorbire gli sforzi), di proteggere le fibre ed inoltre di mantenere la forma del manufatto composito.

Per la realizzazione di strutture in composito le fibre di carbonio vengono dapprima intrecciate in veri e propri panni in tessuto di carbonio e una volta messi in posa vengono immersi nella matrice. Tra le caratteristiche della fibra di carbonio spiccano l’elevata resistenza meccanica, la bassa densità, la capacità di isolamento termico, resistenza a variazioni di temperatura e all’effetto di agenti chimici, buone proprietà ignifughe. Di contro il materiale composito in fibre di carbonio risulta non omogeneo e presenta spesso una spiccata anisotropia, ovvero le sue caratteristiche meccaniche hanno una direzione privilegiata.

Il termine fibra di carbonio viene utilizzato spesso in maniera impropria per riferirsi al materiale composito di cui la fibra di carbonio è un componente.
Tra le sue caratteristiche, oltre allae leggerezza e resistenza, troviamo una bassa densità, discrete proprietà ignifughe, la resistenza agli effetti chimici e agli sbalzi di temperatura, e la capacità di isolamento termico.
Fu scoperta negli anni 50 ma solo circa 10 anni dopo si riuscì a sintetizzarla e ci vollero altri 10 anni ancora perché venisse commercializzata.

E’ prevalentemente utilizzata per rinforzare i materiali compositi, in particolare quelli a matrice polimerica. I materiali così ottenuti presentano elevata resistenza, leggerezza, basso costo e un certo valore estetico. Per tali motivi, i materiali in fibra di carbonio trovano largo impiego in una molteplicità di ambiti dove il peso e la resistenza meccanica dell’oggetto sono fattori determinanti o in prodotti di consumo semplicemente per finalità estetiche.

Uno dei settori di utilizzo è nei trasporti, dove la leggerezza del mezzo è associata ad un minore consumo di carburante. A tale scopo, molto raramente si usano lastre piane di composito piegandole a caldo, viene infatti preferita la tecnica di polimerizzazione delle resine direttamente su uno stampo, impregnando ogni strato di tela di fibra alla volta, spesso comprimendo il tutto per migliorare l’uniformità dello spessore.

La leggerezza di tali materiali è sfruttata anche in ambito sportivo, dove il minor peso dell’attrezzatura sportiva permette di aumentare la resistenza degli atleti.

Negli ultimi anni la fibra di carbonio è stata utilizzata in molti settori:

auto da corsa
biciclette
scafi per canoe
sci nautici
industria edile, rinforzo strutturale
suole di alcune scarpe da calcio, per renderle più flessibili e leggere
mazze da golf
canne da pesca
racchette da tennis
arco
caschi di protezione
carrozzerie e componenti per auto rc da competizione
rivestimenti per aeromobili
costumi professionali da nuoto
chitarre
orologi
archi per violino, viola e violoncello
sonde spaziali
industria tessile, saia, il raso e la tela
industria medicale
tavoli per sostegno e posizionamento di pazienti nelle sale radiologiche
aiuti alla mobilità come stampelle ortopediche o canadesi, bastoni, deambulatori o carrozzelle
apparecchiature ortopediche ortesi, protesi o esoscheletri

 

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