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FP7

MUSHE — Resultado resumido

Project ID: 623379
Financiado con arreglo a: FP7-PEOPLE
País: Países Bajos
Dominio: Industria

Elastómeros autorreparadores

Un equipo europeo de investigadores desarrolló unos elastómeros autorreparadores novedosos a partir de caucho natural (NR). En el marco de esta labor se combinaron nuevos compuestos de caucho con partículas conductivas como el grafeno; las gomas obtenidas proporcionaron un buen equilibrio entre las prestaciones mecánicas y la capacidad de autorreparación.
Elastómeros autorreparadores
Los elastómeros (polímeros elásticos) se emplean en numerosas aplicaciones, como juntas de sellado o neumáticos. Si bien estos materiales se recuperan después de una deformación, el efecto acumulativo a lo largo del tiempo da lugar a su degradación y eventual rotura.

En el ámbito del proyecto MUSHE (Multifunctional self healing elastomers), financiado por la Unión Europea, se desarrollaron elastómeros autorreparadores a partir de caucho natural (NR). El enfoque novedoso de este equipo de trabajo se basó en la aplicación de enlaces reversibles, combinada con la inclusión de nanopartículas conductivas. El concepto de este proyecto se centraba en poder restaurar tanto la funcionalidad mecánica como la eléctrica en elastómeros sujetos a fatiga.

Se investigó el papel que ciertas variables, entre ellas el tiempo y la temperatura, desempeñan en la reparación de los elastómeros. El equipo de trabajo se dedicó a profundizar en la estructura reticular del elastómero y en el sistema de reticulación, empleando para ello procesos dieléctricos. Los resultados de esta labor potenciarán el desarrollo de las características autorreparadoras en los elastómeros del futuro.

En primer lugar, se desarrollaron compuestos autorreparadores específicos a partir de caucho natural vulcanizado con azufre. En estos compuestos se aprovechan las excepcionales propiedades de los enlaces disulfuros y polisulfuros, normalmente presentes en dichas gomas. Se prepararon varios compuestos de caucho natural a partir de diversos métodos de vulcanizado y se ensayaron sus características autorreparadoras. El equipo de investigación determinó asimismo las propiedades mecánicas de compuestos de caucho, tanto prístinos como reparados, en relación a su contenido en azufre y al grado de reticulación.

El consorcio del proyecto también desarrolló elastómeros autorreparables que utilizan partículas conductivas como el grafeno. Se caracterizaron los compuestos física y químicamente, y se calcularon las respectivas densidades de reticulación a partir de mediciones de hinchamiento. Los investigadores describieron detalladamente la influencia de las cargas de grafeno en la autorreparación mecánica y evaluaron la multifuncionalidad de algunos compuestos seleccionados.

Sobre esta base, con MUSHE se desarrolló un nuevo compuesto de caucho natural curado con azufre, dotado de una característica de autorreparación. En este material novedoso se establece un compromiso entre las prestaciones mecánicas y la capacidad de reparación, equilibrio que se puede ajustar en función de las necesidades. Los mecanismos de ajuste de estas prestaciones consisten en modificar la cantidad de azufre en el compuesto de goma, la densidad de reticulación y el momento del contacto inicial entre las superficies dañadas. Una vez desarrollado el nuevo compuesto, los investigadores estudiaron asimismo su comportamiento en cuanto a la relajación.

Se desarrollaron además compuestos de caucho natural con grafeno. Si bien estos compuestos no demostraron el aumento esperado en sus propiedades mecánicas, se logró verificar la recuperación de las prestaciones mecánicas y también de su conductividad térmica y eléctrica.

Los resultados del proyecto MUSHE suponen un paso adelante hacia un uso más generalizado de estos compuestos, así como hacia la creación de nuevas industrias europeas.

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Palabras clave

Elastómeros autorreparadores, caucho natural, grafeno, prestaciones mecánicas, MUSHE
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