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Nuevos componentes para una mayor seguridad y protección de los materiales compuestos de aeronaves

Las estructuras de las aeronaves convencionales emplean una serie de materiales de protección y sistemas de monitorización que cumplen diversos cometidos. Una iniciativa europea ha presentado componentes multifuncionales que son el resultado de iniciativas dirigidas a mejorar la seguridad y reducir el peso de las aeronaves.

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Los materiales compuestos son cada vez más utilizados en la industria aeronáutica debido a su mayor resistencia y peso reducido. Además, desde el punto de vista aerodinámico, pueden combinarse en formas complejas y más eficientes que los metales. Sin embargo, no son buenos conductores térmicos ni de la electricidad, por lo que pueden arder fácilmente, liberando gases tóxicos y humos o, al contrario, favoreciendo la formación de hielo. La protección contra el hielo suele obtenerse mediante la integración de una malla o lámina metálica en la estructura, mientras que la protección contra incendios se consigue con revestimientos ignífugos. El proyecto LAYSA (Multifunctional layers for safer aircraft composite structures), financiado con fondos europeos, desarrolló una nueva capa que permite realizar una monitorización de la salud estructural y proporciona protección contra el hielo y el fuego. El trabajo comenzó por definir las especificaciones para el usuario final, tras la cual se prepararon y caracterizaron diversas formulaciones y combinaciones de nanomateriales. A fin de producir los prototipos seleccionados, el equipo del proyecto LAYSA preparó y suministró las materias primas necesarias, concretamente las dispersiones de nano-reforzamiento, las películas de resina nano-dopada y los «buckypapers» (láminas finas de nanotubos de carbono). Los socios del proyecto predijeron el comportamiento electrotérmico, la respuesta mecánica, así como el funcionamiento de los sensores de los sistemas a base de materiales poliméricos nanoreforzados. Esta predicción se logró definiendo las relaciones entre las estructuras a nanoescala y las propiedades a macroescala en modelos de escala múltiple, así como modelando en función de la respuesta al quemado completo de un panel fabricado con compuestos. Tras seleccionar los materiales y procesos más prometedores, el equipo científico optimizó el concepto multifuncional y los procedimientos de fabricación. A fin de validar los procesos, se desarrollaron dos demostradores que, junto con los prototipos, se sometieron a ensayos y evaluaciones exhaustivas. Por último, se realizó una evaluación técnica y comercial de los productos para determinar sus posibilidades de transferencia a aplicaciones industriales. Se espera que el proyecto LAYSA proporcione estructuras para aeronaves de alto rendimiento y multifuncionales basadas en novedosos nanocompuestos con una excepcional conductividad térmica y eléctrica y extraordinarias capacidades de detección. Los elementos estructurales proporcionarán protección térmica y monitorización del estado estructural en un único sistema para así conseguir aviones más seguros, ligeros y con un menor consumo de combustible y energía.

Palabras clave

Aeronave, materiales compuestos, LAYSA, protección contra el hielo y el fuego, monitorización de la salud estructural, papeles de nanotubos de carbono, «buckypapers»

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