Fibra de carbono en los coches: qué es y en qué se diferencia del grafeno

Aunque el acero sigue siendo el material más utilizado en la mayoría de los procesos de fabricación de un vehículo, especialmente en lo que al chasis respecta, lo cierto es que en las dos últimas décadas otros materiales como el aluminio, la fibra de carbono y el grafeno han ido ganando terreno progresivamente.

Bien es cierto es que estos materiales son considerablemente más caros que el acero, por lo que suelen utilizarse en vehículos de alta gama. Aún así, su presencia en la industria es cada vez mayor por las ventajas incuestionables que brinda.

Qué es la fibra de carbono

La fibra de carbono es un material formado por hilos de entre 5 y 10 micrómetros de diámetro que, dispuestos en forma hexagonal, forman una especie de tejido moldeable recubierto por una sustancia orgánica.

Dichos filamentos se obtienen a partir de un complejo proceso en el que es clave la intervención del poliacrilonitrilo. Están compuestos en su mayoría por átomos de carbono (además de pequeñas cantidades de oxígeno y nitrógeno), pasando de un 20% en sus orígenes a mediados del siglo XX a un 99% de pureza en la actualidad en las fibras de mayor calidad.

Existen varios tipos de estructuras de fibra de carbono y sus cualidades pueden potenciarse en función de la misma. Pero, independientemente de ello, la fibra de carbono es un material que proporciona gran rigidez, resistencia a la tracción, resistencia química, alta tolerancia a la temperatura y baja expansión térmica. Y todo ello a cambio de una ligereza comparable a la del plástico.

La fibra de carbono no es sencilla de manipular: requiere operarios especializados y herramientas específicas y muy costosas, además de tiempo

Es por eso que su uso es tan apreciado en la industria del automóvil, ya que permite la elaboración de chasis y carrocerías más ligeras, pero también más resistentes. En la Fórmula 1, por ejemplo, el chasis monocasco es de carbono y resulta clave en los altísimos estándares de seguridad de la competición.

Por otro lado, la fibra de carbono no es sencilla de manipular: requiere operarios especializados y herramientas específicas y muy costosas, además de tiempo. Su elaboración depende de la creación de moldes, que posteriormente son introducidos en hornos autoclave que permiten dotar a la fibra de carbono de sus propiedades mecánicas casi imbatibles.

Recurriendo de nuevo a la Fórmula 1 como ejemplo, el monocasco está construido en dos partes, una superior y otra inferior. En total, hay unas 600 operaciones de laminación separadas, 30 operaciones de reducción de vacío y 10 ciclos completos de curado en autoclave, todos construidos con seis materiales diferentes de fibra de carbono, ocho materiales de núcleo de nido de abeja diferentes y tres adhesivos distintos.

Un trabajo que una persona tardaría seis meses en completar, se termina en seis semanas con un equipo especializado de laminadores que trabajan las 24 horas del día, los 7 días de la semana

Qué diferencia la fibra de carbono del grafeno

Unas líneas más arriba hemos hablado de la fibra de carbono como un material con «propiedades mecánicas casi imbatibles». De ese «casi» tiene la culpa el grafeno, que es algo así como la fibra de carbono 2.0.

El grafeno contiene carbono, al igual que la fibra, pero en su caso no contiene más elementos, sino que está formado exclusivamente de átomos de carbono. Eso le permite, entre otras cosas, contar con un espesor de una sola capa de átomo de carbono, mientras que la fibra se rige por la escala micrométrica (desde 0,001 milímetros).

Además, mientras la fibra de carbono se dispone siguiendo un patrón hexagonal en varias capas, el grafeno sigue ese mismo patrón, pero con las capas dispuestas en paralelo, lo que además le otorga un aspecto transparente y una mayor compacidad.

El grafeno, además de ser más ligero y resistente que la fibra de carbono, es considerado un material semiconductor de la electricidad y tiene mayor capacidad de transmisión del calor. También es diamagnético (repele los campos magnéticos).

Todo ello hace que el grafeno sea actualmente muy demandado en la industria de la medicina o la electrónica, aunque en los últimos tiempos se ha ido introduciendo en la automoción. Ejemplos de ello los encontramos en las baterías que está desarrollando Samsung para coches eléctricos o en el chasis del BAC Mono.

En cualquier caso, los altos costes derivados de la fibra de carbono y sobre todo del grafeno hacen que, de momento, su presencia esté reservada a vehículos exclusivos y de alta gama.