Nanomateriali per migliorare le parti di aeromobili in materiale composito
I nanocompositi polimerici costituiscono una nuova classe di materiali compositi, i quali hanno attirato una grande attenzione nei laboratori di ricerca e nell’ambito industriale. Le straordinarie e uniche proprietà elettriche, meccaniche e termiche dei nanotubi di carbonio (CNT) e del grafene li rendono attraenti riempitivi per il rinforzo di polimeri, al fine di ottenere materiali ad alte prestazioni. Incorporando i nanomateriali nelle plastiche rinforzate con fibre di carbonio (CFRP), i ricercatori del progetto CARHAY2011 (Design, manufacturing and impact testing of advanced composite materials) hanno osservato un aumento del 50 % nella resistenza a compressione dopo impatto (CAI) rispetto ai CFRP convenzionali. Inoltre, i materiali risultanti hanno dimostrato una migliore resistenza a frattura e compressione. L’aggiunta di nanomateriali per migliorare le prestazioni dei CFRP è particolarmente efficace quando si tratta di ottimizzare la dispersione di riempimento e l’interazione interfacciale all’interno della matrice polimerica. I metodi convenzionali per ottimizzare la dispersione hanno finora incluso l’utilizzo di forti soluzioni acide e ultrasuoni, i quali non permettono una produzione scalabile e possono danneggiare i nanotubi di carbonio. Tuttavia, il team CARHAY2011 ha utilizzato un innovativo processo di trattamento al plasma, che ha permesso di controllare la quantità e il tipo di modifiche effettuate in quanto a proprietà della superficie di riempimento. Questo nuovo processo di modifica della superficie è scalabile e ad alta efficienza energetica. Utilizzando l’infusione di resina, i ricercatori hanno dimostrato e testato con successo i pannelli irrigiditi a grandezza naturale (0,9 x 0,6 m2). Sono stati prodotti grandi lotti di resina (fino a 10 kg) con riempitivi in CNT e grafene. Inoltre, il team ha dimostrato la possibilità di realizzare un pannello in grado di incorporare rinforzi in un processo singolo, con conseguenti strutture più leggere e a basso costo. Il miglioramento della resistenza CAI relativa ai materiali compositi, aggiungendo nanomateriali di carbonio, porta a riduzioni di peso che si traducono in una diminuzione dei consumi di carburante e delle emissioni associate. I risultati del progetto sono stati diffusi attraverso un comunicato stampa, un manifesto e due pubblicazioni.
Parole chiave
Aeromobili, materiali compositi, nanotubi di carbonio, grafene, infusione di resina
