Che cos'è una griglia al carbonio?
Una griglia di carbonio è una forma di fibra intrecciata a base di carbonio che viene utilizzata come rete di rinforzo nella costruzione di edifici, come nel calcestruzzo, dove può sostituire la rete d'acciaio o l'armatura. Offre vantaggi rispetto al tradizionale rinforzo in acciaio in quanto può essere posizionato molto più vicino alla superficie di un materiale ed è più leggero. Mentre il rinforzo in calcestruzzo è l'area di utilizzo principale, la griglia in carbonio viene utilizzata anche in molti altri tipi di materiali da costruzione, nonché in componenti strutturali per aeromobili, navi e automobili. Un'altra applicazione della griglia in fibra di carbonio è l'uso del materiale come agente di rinforzo nella progettazione del motore a ioni, che riduce il peso di tali motori per veicoli spaziali e aumenta la loro capacità di spinta.
Il materiale utilizzato per creare una griglia di carbonio è molto più del carbonio stesso e comprende il cosiddetto polimero rinforzato con fibre (FRP), un composto di vari composti plastici come poliestere ed epossidico, insieme a fibra di vetro e carbonio. Vengono utilizzate anche altre fibre sintetiche oltre alla sola fibra di vetro, come l'aramide, un nome derivato dalle parole "poliammide aromatica". Aramid è un componente chiave dell'armatura e dell'armatura balistica per veicoli in uso militare. Questa combinazione di fibre e materie plastiche con carbonio viene spesso definita polimero rinforzato con fibra di carbonio (CFRP).
Una delle aree chiave del settore in cui il materiale della griglia del carbonio è diventato un elemento cruciale è la manutenzione dei ponti. I ponti composti da cemento armato con l'acciaio quando sono stati costruiti sono soggetti a corrosione nel tempo, il che può renderli vulnerabili a stress eccessivo durante tali condizioni meteorologiche come tempeste e terremoti. È stato anche dimostrato che la rete d'acciaio come meccanismo di rinforzo esterno ha un valore limitato. In questa applicazione, la griglia in carbonio non è incorporata nel calcestruzzo del ponte, che è già stato impostato, ma viene utilizzata come involucro di tessuto esterno per rinforzare la struttura completata. Le regioni in cui la griglia del carbonio è stata utilizzata per rinforzare le colonne del ponte a partire dal 2003, come in Florida negli Stati Uniti, hanno mostrato una maggiore resistenza delle colonne del ponte fino al 420% rispetto a prima che fossero applicate reti di rinforzo di qualsiasi tipo.
Negli anni '80, il materiale della griglia del carbonio ha iniziato a migrare nel settore commerciale dalle applicazioni aerospaziali e militari. Il suo costo iniziale elevato lo ha reso proibitivo per l'uso quotidiano nelle costruzioni, ma, con l'aumento del volume di produzione, i prezzi sono diminuiti. Ora è usato per rinforzare fioriere ornamentali in cemento e altri prodotti pesanti e non essenziali nel mercato di consumo. Uno degli svantaggi principali della fibra composita nella costruzione di edifici è che non presenta le diverse caratteristiche di rendimento che l'acciaio presenta in condizioni di stress o mutevoli condizioni climatiche, quindi è stato necessario adeguare le metodologie di costruzione per adattarsi a questo cambiamento quando viene utilizzato.