Nanocompositi a base di carbonio
I compositi (composti da diversi materiali con chiari confini tra di loro) sono elementi fondamentali di componenti strutturali leggeri ma molto resistenti per il settore dei trasporti. Tali compositi normalmente sono formati da una matrice di resina integrata con materiali di rinforzo. Il più noto è la fibra di vetro e anche le fibre di carbonio con diverse morfologie fungono da importanti rinforzi. Con l'avvento delle nanotecnologie, i nano filler, come i nanotubi di carbonio (CNT), hanno assunto un ruolo sempre più importante nello sviluppo di nuovi compositi multifunzionali. Gli scienziati che partecipano al progetto BME CLEAN SKY 032, finanziato dall'UE, stanno utilizzando i CNT sia nella matrice a resina epossidica (polimero) che nel rinforzo a fibre di carbonio. L'obiettivo è produrre componenti aeronautici con prestazioni meccaniche, elettriche e termiche potenziate. Il trattamento di tali materiali complessi non è un compito semplice. I ricercatori si sono concentrati su una tecnica a tre fasi masterbatch per disperdere i CNT nella matrice a resina epossidica. Masterbatch indica i granuli polimerici rispetto ai liquidi, alle polveri o alla pasta. Questi granuli offrono una dispersione uniforme e una maggiore stabilità di processo. Gli sperimentatori hanno usato l'elettrofilatura per formare fili di nanofibre di carbonio rinforzate con CNT per il rinforzo quasi unidirezionale di una matrice ibrida epossidica-CNT. I campioni di laminati preparati sono stati testati e caratterizzati. I CNT multiparete (MWCNTs) si sono rivelati rinforzi molto efficaci della matrice epossidica, sia in isolamento che in combinazione con fibre di carbonio convenzionali. Il metodo di miscela masterbatch ha ottenuto un'eccellente dispersione di MWCNT nelle matrici epossidiche. Ciò dovrebbe promuovere una produzione più semplice di nastri di resina epossidica contenenti MWCNT- pronti per l'uso (prepeg o preimpregnati con rinforzi di fibre). Inoltre il metodo di carbonizzazione sviluppato per produrre nanofibre di carbonio era molto più rapido e conveniente rispetto ai metodi di produzione tradizionali. Le nanofibre di carbonio cariche di CNT hanno dimostrato una conduttività eccellente, una stabilità superiore e proprietà meccaniche potenziate. BME CLEAN SKY 032 ha contribuito a diversi materiali e tecniche di trattamento importanti che saranno di grande interesse per i produttori di compositi. I parametri necessari per la produzione in scala industriale sono stati determinati e la commercializzazione promuoverà lo sviluppo di nuovi componenti potenziati nel prossimo futuro.
