Nanomateriales para fabricar piezas aeronáuticas superiores con materiales compuestos
Los materiales nanocompuestos poliméricos son un nuevo tipo de material compuesto que se ha convertido en un foco de atención para los laboratorios de investigación y la industria. Los nanotubos de carbono (NTC) y el grafeno se han convertido en materiales de relleno interesantes para reforzar polímeros y formar materiales de alto rendimiento gracias a sus propiedades eléctricas, mecánicas y térmicas, que son únicas y extraordinarias. Al incorporar nanomateriales en plásticos reforzados con fibras de carbono (PRFC), los investigadores del proyecto CARHAY2011 (Design, manufacturing and impact testing of advanced composite materials) observaron un aumento del 50 % en la resistencia a la compresión después de impacto (CAI) con respecto a los PRFC convencionales. Adicionalmente, los materiales resultantes demostraron tener mejor resistencia a la fractura y compresión. La adición de nanomateriales para mejorar el rendimiento de los PRFC es particularmente eficaz cuando se desea optimizar la dispersión del material de relleno y la interacción interfacial en el interior de la matriz polimérica. Los métodos convencionales empleados hasta la fecha para optimizar la dispersión han incluido el uso de soluciones de ácidos fuertes y ultrasonidos, que no permiten una producción escalable y podrían dañar el nanocarbono. En cambio, el equipo de CARHAY2011 empleó un innovador proceso de tratamiento con plasma que le permitió controlar la cantidad y el tipo de cambios obtenidos en las propiedades superficiales del relleno. Este nuevo proceso de modificación superficial es escalable y energéticamente eficiente. Los investigadores demostraron y probaron paneles reforzados a escala real (0,9 x 0,6 m2) utilizando la infusión de resina. Se produjeron grandes lotes de resina (de hasta 10 kg) con rellenos de NTC y grafeno. Además, el equipo demostró que es posible fabricar un panel que incorpore refuerzos mediante un proceso de paso único, consiguiendo así estructuras más ligeras y económicas. La mejora de la resistencia a la CAI de los materiales compuestos mediante la adición de nanomateriales de carbono permite reducir el peso, lo que se traduce en una reducción del consumo de combustible y de las emisiones asociadas. Los resultados del proyecto se difundieron a través de una nota de prensa, un póster y dos publicaciones.
Palabras clave
Aeronave, materiales compuestos, nanotubos de carbono, grafeno, infusión de resina