Fibra di vetro contro fibra di carbonio: l'ultimo confronto!

Il tessuto in fibra di vetro e il tessuto in fibra di carbonio sono due materiali di rinforzo ad alte prestazioni comunemente utilizzati e ampiamente applicati nel campo dei materiali compositi. Le loro differenze si riflettono principalmente nei seguenti aspetti:

1. Composizione del materiale

   • Tessuto in fibra di vetro: Composto principalmente da biossido di silicio (vetro), realizzato tirando il vetro fuso in fibre. È un materiale inorganico non metallico.

   • Tessuto in fibra di carbonio: Realizzato con fibre precursori a base di poliacrilonitrile (PAN) o pece attraverso la carbonizzazione ad alta temperatura. Il suo componente principale è il carbonio (oltre il 90%), il che lo rende un materiale derivato da polimeri organici.

2. Proprietà meccaniche

   • Resistenza e modulo:

     • Il tessuto in fibra di carbonio ha una resistenza e un modulo significativamente superiori rispetto alla fibra di vetro (resistenza alla trazione della fibra di carbonio: 3000–7000 MPa; fibra di vetro: 1000–3000 MPa).

     • La fibra di carbonio è più leggera, il che la rende adatta per applicazioni ad alto carico (ad esempio, aerospaziale, auto da corsa).

   • Tenacità:

     • La fibra di vetro ha una migliore duttilità e resistenza agli urti, rendendola meno soggetta a fratture fragili.

     • La fibra di carbonio è più dura ma più fragile e può fratturarsi sotto carichi estremi.

3. Peso

   • Il tessuto in fibra di carbonio ha una densità inferiore (~1,5–1,8 g/cm³) rispetto alla fibra di vetro (~2,4–2,6 g/cm³), rendendolo ideale per applicazioni sensibili al peso.

4. Resistenza alla temperatura

   • Tessuto in fibra di vetro: Resiste a temperature di circa 500–600°C (le varianti ad alta temperatura possono superare i 1000°C).

   • Tessuto in fibra di carbonio: Può resistere fino a 2000°C in ambienti inerti, ma inizia a ossidarsi e degradarsi sopra i 400°C in aria.

5. Proprietà elettriche ed elettromagnetiche

   • Tessuto in fibra di carbonio: Altamente conduttivo, adatto per la schermatura elettromagnetica o compositi conduttivi, ma può interferire con i dispositivi elettronici.

   • Tessuto in fibra di vetro: Eccellenti proprietà isolanti, che lo rendono ideale per l'isolamento elettrico (ad esempio, substrati PCB).

6. Costo

   • Tessuto in fibra di vetro: A basso costo (circa 1/10 del prezzo della fibra di carbonio) con elevate prestazioni in termini di costi.

   • Tessuto in fibra di carbonio: Costoso a causa degli elevati costi di produzione, tipicamente utilizzato in applicazioni di fascia alta.

7. Stabilità chimica

   • Tessuto in fibra di vetro: Resistente agli acidi e agli alcali, ma può corrodersi in caso di esposizione prolungata ad acidi/basi forti.

   • Tessuto in fibra di carbonio: Più resistente chimicamente, ma soggetto a ossidazione (richiede rivestimenti protettivi).

8. Applicazioni tipiche

   • Tessuto in fibra di vetro:
     Rinforzo edilizio (ad esempio, GFRP), scafi di navi, condutture, materiali isolanti, componenti automobilistici.

   • Tessuto in fibra di carbonio:
     Strutture aerospaziali, auto da corsa ad alte prestazioni, attrezzature sportive (mazze da golf, biciclette), strumenti di precisione, dispositivi militari.

9. Lavorazione e manipolazione

   • Tessuto in fibra di vetro: Facile da tagliare, si adatta bene a superfici complesse e ha una buona bagnabilità della resina.

   • Tessuto in fibra di carbonio: Più difficile da lavorare, richiede strumenti specializzati (ad esempio, frese diamantate), con una bagnabilità della resina leggermente inferiore.

Riepilogo della selezione:

• Scegliere il tessuto in fibra di vetro: Per vincoli di budget, isolamento elettrico, resistenza agli urti o ambienti ad alta temperatura (non ossidanti).

• Scegliere il tessuto in fibra di carbonio: Per alleggerimento estremo, elevata resistenza/rigidità o applicazioni che richiedono conduttività/schermatura EM.