La fibra di carbonio è un materiale sintetico con una struttura filamentosa e sottile, composto esclusivamente da atomi di carbonio. Presenta numerose proprietà che la rendono un materiale altamente versatile e utilizzato in svariate applicazioni, soprattutto in ambiti ad alte prestazioni come l'aeronautica, l'automotive e l'ingegneria strutturale.
Elevata resistenza meccanica
Una delle caratteristiche più distintive della fibra di carbonio è la sua eccezionale resistenza meccanica. I filamenti di carbonio, grazie alla loro struttura cristallina organizzata in esagoni, possiedono una resistenza a trazione estremamente elevata, nell'ordine di 4.200-4.800 MPa. Questo significa che le fibre di carbonio sono in grado di sopportare sforzi molto maggiori rispetto alle leghe metalliche comuni come l'acciaio o l'alluminio, pur mantenendo un peso specifico decisamente inferiore. 4
Bassa densità
Proprio il basso peso specifico, compreso tra 1,7 e 2,1 g/cm³, è un altro punto di forza della fibra di carbonio. Questa caratteristica permette di realizzare strutture molto leggere ma al contempo resistenti, un aspetto cruciale in ambiti come l'aeronautica e l'automotive dove il peso dei componenti è un fattore determinante.
Elevato modulo elastico
Il modulo elastico della fibra di carbonio, ovvero la sua rigidezza, è estremamente elevato e varia tipicamente tra 220 e 800 GPa. Questo implica una notevole capacità di resistere alle deformazioni e trasmettere gli sforzi applicati, senza subire eccessivi cedimenti. Di conseguenza, i materiali compositi a base di fibra di carbonio sono in grado di offrire un'ottima stabilità strutturale.
Resistenza chimica e agli agenti atmosferici
Un altro punto di forza della fibra di carbonio è la sua inerzia chimica e la capacità di resistere agli agenti atmosferici e all'ossidazione. Questo materiale non brucia, non si corrode e non subisce deterioramento anche in presenza di ambienti particolarmente aggressivi, come quelli salini. Tali proprietà lo rendono ideale per applicazioni in condizioni climatiche estreme o ambienti chimicamente ostili.
Isolamento termico e proprietà ignifughe
La fibra di carbonio presenta inoltre un basso coefficiente di dilatazione termica e buone proprietà di isolamento termico. Ciò la rende resistente alle variazioni di temperatura e adatta all'impiego in contesti con forti escursioni termiche. Inoltre, le fibre di carbonio sono considerate materiali ignifughi, in quanto non bruciano e non propagano la fiamma.
Versatilità e anisotropia
Un altro aspetto rilevante della fibra di carbonio è la sua versatilità. Grazie alla possibilità di orientare le fibre in diverse direzioni, è possibile ottenere proprietà meccaniche anisotrope, ovvero differenti in base all'orientamento. Ciò permette di progettare e realizzare strutture su misura, adatte a sopportare specifiche tipologie di sforzo.
In conclusione, la fibra di carbonio rappresenta un materiale avanzato e altamente prestazionale grazie all'eccezionale combinazione di proprietà fisiche, meccaniche e chimiche. Queste caratteristiche la rendono estremamente versatile e adatta a numerose applicazioni in diversi settori industriali.