Las estructuras compuestas de polímero reforzado con fibra de carbono están desempeñando un papel cada vez más importante en la industria aeroespacial, infraestructura, generacion de energia, y transporte. Todavía, El comportamiento eléctrico de un material compuesto es difícil de medir o predecir debido a la conductividad eléctrica de las fibras de carbono constituyentes y la compleja microestructura jerárquica del material compuesto.

En Revista de física aplicada , investigadores de la Universidad de Illinois en Urbana-Champaign informan sobre la primera medición directa de la resistividad eléctrica transversal de una sola fibra de carbono. Los investigadores combinaron una preparación de muestra precisa con una técnica llamada método de van der Pauw para lograr esta medición desafiante.

"Nuestros experimentos confirman que las propiedades eléctricas medidas transversalmente a una fibra de carbono no son las mismas que las propiedades medidas a lo largo de la fibra, "dijo la coautora Nancy Sottos.

Cuando se fabrican fibras de carbono, los fuertes enlaces covalentes carbono-carbono están alineados en planos paralelos al eje de la fibra en la dirección longitudinal. Solo existen enlaces débiles de van der Waals entre los planos en la dirección transversal, conduciendo a propiedades direccionalmente dependientes.

Los investigadores utilizaron una técnica conocida como método de van der Pauw para medir con precisión la resistividad en la dirección transversal de una fibra de carbono. Las mediciones de resistencia se realizaron en un corte de fibra de carbono utilizando un haz de iones enfocado y conectado a electrodos para mediciones de resistencia eléctrica.

"Nuestros resultados revelan que una fibra de carbono IM7 es más conductora de electricidad en la dirección paralela a la longitud, "dijo el coautor Satoshi Matsuo.

Previamente, El método de van der Pauw se utilizó principalmente para medir la resistividad de películas o discos delgados. Los investigadores cortaron y manipularon un trozo de fibra de carbono utilizando un haz de iones enfocado y una aguja. una herramienta más comúnmente utilizada para preparar muestras de microscopía electrónica de transmisión.

Los investigadores ahora están trabajando en mediciones de resistencia de contacto eléctrico entre dos fibras de carbono. La resistencia de contacto eléctrico depende de la resistividad eléctrica y el área de contacto, que también varía según el ángulo en el que las dos fibras se cruzan.

Próximo, planean examinar las mediciones de resistividad eléctrica transversal en diferentes tipos de fibras de carbono con diferentes condiciones de medición, como la temperatura ambiental.

Este procedimiento también se puede aplicar a otros materiales fibrosos conductores homogéneos con un diámetro del orden de las micras, como la fibra polimérica conductora o la fibra metálica, "dijo Sottos.