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Contenuto archiviato il 2024-06-18

Multiscale reinforcement of semi-crystalline thermoplastic sheets and honeycombs

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Migliori termoplastiche rinforzate riciclabili

I polimeri rinforzati vengono utilizzati nel settore automobilistico e aerospaziale, nonché nelle infrastrutture civili, quali ponti e ferrovie. I nuovi composti che sfruttano i nanotubi di carbonio (CNT) funzionalizzati potrebbero fornire enormi vantaggi in futuro.

Tecnologie industriali icon Tecnologie industriali

Attualmente, la maggior parte dei laminati utilizzati a livello industriale si basano su fibre disperse in una matrice polimerica di fase continua. Il progetto M-RECT (“Multiscale reinforcement of semi-crystalline thermoplastic sheets and honeycombs”), finanziato dall’UE, si è proposto di creare nuove termoplastiche integrate con CNT funzionalizzati, capaci ottenere prestazioni superiori ad altri polimeri rinforzati. Il progetto si è occupato dell’intera catena logistica, dalla funzionalizzazione dei CNT per favorirne la dispersione in matrici polimeriche, fino alla progettazione del componente finito e alle fasi di fabbricazione, test e utilizzo. Gli scienziati hanno sviluppato tecnologie che hanno portato alla riuscita funzionalizzazione dei CNT e a una migliore dispersione. I processi di funzionalizzazione sono scalabili e hanno dato origine a una domanda di brevetto. Sono stati fabbricati laminati compositi basati su polimeri termoplastici di polietereterchetone (PEEK) e solfuro di polifenilene, partendo da nuovi materiali. Tali polimeri sono riciclabili perché, diversamente dai polimeri termoinduriti, possono essere riscaldati nuovamente e risagomati nella forma desiderata più volte. Il team ha prodotto i laminati sia con approcci di fabbricazione tradizionali che con una nuova tecnologia a impregnazione, per la quale è stata presentata la domanda di brevetto. Il team ha valutato le proprietà meccaniche e la tolleranza ai danni di tali materiali. La tenacità alla frattura dei compositi PEEK–CNT è stata potenziata rispetto ai laminati privi di CNT. I risultati di simulazioni mediante modelli sviluppati nell’ambito del progetto M-RECT corrispondono in modo valido ai risultati dei test sui componenti di controllo. I modelli saranno molto utili per orientare le future campagne di sviluppo. Le forme a nido d’ape multifunzionali come la struttura curva e centrosimmetrica SILICOMB stanno suscitando sempre più interesse a causa della migliore integrità strutturale e della leggerezza. I ricercatori hanno anche sviluppato diversi sistemi di interpolazione di forme a nido d’ape basati su SILICOMB, che potrebbero fornire notevoli vantaggi a livello di isolamento e consumo ridotto di combustibile; lo sviluppo proseguirà in un progetto successivo. Oltre allo sviluppo di materiali, il team ha inventato una tecnologia per la valutazione dei danni che potrebbe essere stampata all’interno del composito termoplastico, per monitorare lo stato di salute strutturale. Inoltre, gli scienziati hanno prodotto uno strumento per la valutazione del rischio, distribuito poi ai componenti del consorzio, per l’utilizzo durante future attività di sviluppo. M-RECT ha spinto a sviluppare e utilizzare nuovi compositi termoplastici sfruttando i CNT funzionalizzati. L’adozione dei nuovi materiali potrebbe determinare rilevanti effetti ambientali ed economici in relazione alla fabbricazione, all’uso e al riciclo.

Parole chiave

Polimeri rinforzati, compositi, nanotubi di carbonio, termoplastico, nido d’ape

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