Debido a su alta resistencia y peso ligero, los materiales compuestos a base de fibra de carbono están reemplazando gradualmente a los metales para el avance de todo tipo de productos y aplicaciones, desde aviones hasta turbinas eólicas y palos de golf. Pero hay una compensación. Una vez dañados ocomprometidos, los materiales de fibra de carbono más comúnmente utilizados son casi imposibles de reparar o reciclar.
En un artículo publicado el 2 de noviembre en la revista carbono , un equipo de investigadores describe un nuevo tipo de material reforzado con fibra de carbono que es tan fuerte y ligero como los materiales usados tradicionalmente, pero que se puede curar repetidamente con calor, revertiendo cualquier daño por fatiga. Esto también proporciona una forma de descomponerlo y reciclarlo.cuando llega al final de su vida.
"El desarrollo de compuestos resistentes a la fatiga es una necesidad importante en la comunidad manufacturera", dijo el coautor principal Aniruddh Vashisth, profesor asistente de ingeniería mecánica de la Universidad de Washington.El calentamiento por radiofrecuencia se puede utilizar para revertir y posponer su proceso de envejecimiento indefinidamente ".
El material es parte de un grupo recientemente desarrollado conocido como vitrímeros reforzados con fibra de carbono, llamados así por la palabra latina para vidrio, que muestran una mezcla de propiedades sólidas y fluidas. Los materiales que se usan típicamente en la actualidad, ya sea en artículos deportivos o aeroespaciales, sonpolímeros reforzados con fibra de carbono.
Los polímeros reforzados con fibra de carbono tradicionales generalmente se dividen en dos categorías: termoendurecibles o termoplásticos. La variedad "fraguada" contiene un epoxi, un material similar al pegamento donde los enlaces químicos que lo mantienen unido se endurecen permanentemente. La versión "plástica" contiene un tipo más suavede pegamento para que se pueda derretir y volver a trabajar, pero esto se convierte en un inconveniente para la alta resistencia y rigidez. Los vitrímeros, por otro lado, se pueden unir, desvincular y volver a vincular, proporcionando un término medio entre los dos.
"Imagina que cada uno de estos materiales es una habitación llena de gente", dijo Vashisth. "En la habitación termoestable, todas las personas se toman de la mano y no se sueltan. En la habitación termoplástica, la gente se da la mano y se mueveEn la sala de vitrimer las personas se dan la mano con su vecino pero tienen la capacidad de intercambiar apretones de manos y hacer nuevos vecinos para que el número total de interconexiones siga siendo el mismo. Esa reconexión es como se repara el material y este papel fue el primeroutilizar simulaciones a escala atómica para comprender los mecanismos subyacentes de esos apretones de manos químicos ".
El equipo de investigación cree que los vitrímeros podrían ser una alternativa viable para muchos productos fabricados actualmente a partir de termoestables, algo muy necesario porque los compuestos termoendurecibles han comenzado a acumularse en los vertederos. El equipo dice que los vitrímeros curables serían un cambio importante hacia un material dinámico con undiferente conjunto de consideraciones en términos de costo del ciclo de vida, confiabilidad, seguridad y mantenimiento.
"Estos materiales pueden traducir el ciclo de vida lineal de los plásticos en uno circular, lo que sería un gran paso hacia la sostenibilidad", dijo el coautor principal Nikhil Koratkar, profesor de ingeniería mecánica, aeroespacial y nuclear en el Instituto Politécnico Rensselaer.
El equipo de investigación también incluye a Mithil Kamble y Catalin Picu en el Instituto Politécnico Rensselaer y Hongkun Yang y Dong Wang en la Universidad de Tecnología Química de Beijing. Esta investigación fue financiada por el Ejército de los EE. UU. Y la NASA a través del programa de Centros de Excelencia de Investigación de Elevación Vertical.la National Science Foundation, la cátedra de la cátedra John A. Clark y Edward T. Crossan en el Instituto Politécnico Rensselaer, la Universidad de Washington y la empresa Software for Chemistry & Materials.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Universidad de Washington . Original escrito por Andy Freeberg. Nota: el contenido se puede editar por estilo y longitud.
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