Nuevos tejidos aviónicos con funciones estructurales y eléctricas Se ha propuesto un material nuevo ideal para la aviación, ya que es fuerte, resistente, sostenible y conductor. Los componentes fabricados con él funcionarán en varios sistemas a la vez. Energía © aapsky, Shutterstock Las industrias dedicadas al transporte, en particular la de la aviación, buscan constantemente nuevos materiales de alto rendimiento. En un principio estos materiales debían ser ligeros y fuertes, pero recientemente también deben ser respetuosos con el medio ambiente. Hoy día los materiales estructurales ideales deben además formar parte de los sistemas eléctricos y energéticos de los vehículos, por lo que la industria del transporte precisa materiales que cumplan con todo lo anterior y además tengan conductividad eléctrica. El material ideal sería hilo hecho de nanotubos de carbono (NTC). Estos tubos tienen de dos a diez nanómetros de ancho y están compuestos de láminas de carbono enrolladas. Un hilo así sería fuerte, resistente y conductor y desempeñaría funciones estructurales y eléctricas simultáneamente mucho mejor que los materiales existentes. El uso de hilo de NTC para esta doble función evitaría duplicaciones y reduciría el peso. Sin embargo, a pesar del progreso reciente en la síntesis de hilos de NTC, aún no es sencillo fabricar tejidos con las propiedades mecánicas deseadas, las cuales dependen de la alineación de los tubos individuales, algo difícil de controlar. Métodos nuevos para resolver la alineación El proyecto ENERYARN financiado con fondos europeos en el marco del programa Marie Skłodowska-Curie abordó dichos escollos. El equipo desarrolló estrategias para estirar el hilo y formas nuevas de estudiar materiales compuestos capaces de almacenar energía. Los métodos propuestos abordaron el problema de la alineación. Los investigadores demostraron así que las telas tejidas con múltiples hilos de NTC pueden ofrecer una combinación de propiedades adecuadas para su uso como componentes estructurales y eléctricos duales de uso en aviónica. Los hilos de NTC utilizados en ENERYARN son distintos a las fibras de carbono convencionales. «Están hechos de miles de NTC muy largos que crecen de forma continua en un reactor de fase gaseosa, en cuestión de segundos —explica la doctora Anastasiia Mikhalchan, investigadora del proyecto—. Optimizamos las condiciones de síntesis, y obtuvimos unos cuantos kilómetros de hilo de NTC por hora, todo ello manteniendo el control del tipo de nanotubo, de pared simple o de pared múltiple, del que están hechos los hilos». Tejidos superiores con múltiples funciones La principal ventaja del nuevo proceso de síntesis es la capacidad de producir directamente tejidos independientes mediante la fusión de filamentos de aerogel durante el hilado. Se produce así un tejido flexible de tamaño manipulable, que también se puede integrar como electrodos en baterías y supercondensadores innovadores. Los hilos tienen aproximadamente cien veces más conductividad eléctrica y térmica que las fibras de carbono tradicionales. Una segunda ventaja es que los tejidos se pueden producir a partir de metano, el principal componente del gas natural. Así, los materiales combinan propiedades multifuncionales con sostenibilidad. Fundamentalmente, el uso de hilos de NTC como conductores, en lugar de placas metálicas rígidas, hace que los electrodos sean flexibles, resistentes y más duraderos. «Logramos demostrar que la integración de tejidos de NTC daba lugar a electrodos fuertes, resistentes y ligeros para baterías y supercondensadores innovadores —añade Mikhalchan—. Es un ámbito que está despertando un enorme interés por parte de los investigadores y la industria de todo el mundo. Además, nuestros tejidos son superiores a los de la competencia». Los investigadores también abordaron los aspectos prácticos que implica ampliar el hilado de los NTC desde la escala de laboratorio a la de tejidos semiindustriales. El proyecto multiplicó por cuatro la tensión de rotura de los tejidos de NTC. Su labor dio lugar a contrapartes comerciales. El siguiente paso será colaborar con socios industriales en toda la cadena de suministro para aprovechar los resultados de ENERYARN. Desde el final del proyecto, los investigadores trabajaron con los principales fabricantes de automóviles interesados en introducir hilos de NTC en vehículos eléctricos. Palabras clave ENERYARN, NTC, tejidos, hilo de NTC, aviación, material de alto rendimiento, nanotubos de carbono, filamento de aerogel, tejidos semiindustriales
