Materiales avanzados: combinación de nanomateriales carbonosos con resinas termoestables

Los polímeros termoestables tienen una estructura entrecruzada tridimensional que permite que no se deformen ni se fundan con la temperatura. Esta característica les confiere unas propiedades superiores en comparación con los polímeros termoplásticos, como por ejemplo una mayor resistencia, dureza o estabilidad térmica.

Sin embargo, las propiedades de las resinas poliméricas termoestables pueden ser incluso mayores cuando se refuerzan con nanocargas. Los materiales nanocompuestos obtenidos combinan las ventajas de la resina con las de los propios nanomateriales. La gran potencialidad que ofrecen estos materiales ha generado un gran interés por ellos tanto a nivel académico como industrial.

Existe un gran abanico de nanocargas a escoger para poder aportar a las matrices termoestables diferentes propiedades como son la resistencia mecánica, conductividad eléctrica y/o térmica, o retardancia a la llama entre otras. No obstante, las nanocargas carbonosas, como los nanotubos de carbono (CNTs) o el grafeno y sus derivados, se presentan como refuerzos muy prometedores.

Especialmente, el grafeno ha despertado un gran interés debido a sus excelentes propiedades. Debido a la combinación única de propiedades que posee, éste supone un punto de partida para el desarrollo de nuevas tecnologías disruptivas en un amplio rango de aplicaciones.

Actualmente se pueden encontrar diferentes tipos de grafenos, como los óxidos de grafeno o grafenos reducidos, por lo que se puede emplear el término Graphene and Related Materials (GRMs) que engloba todos ellos. nano-tecnologías-plástico

Cuando las resinas termoestables se dopan con GRMs para obtener nanocomposites se consiguen mejoras sustanciales en sus aspectos multifuncionales utilizando muy bajo contenido en carga. Esto no sólo permite obtener materiales más ligeros, sino que también hace que tengan mejores propiedades para diversas aplicaciones multifuncionales.

La obtención de composites poliméricos reforzados con fibra (fibre reinforced plastics, FRPs) utilizando resinas cargadas con GRMs también permite mejorar el comportamiento de los materiales compuestos finales, en particular pueden incrementar sus propiedades mecánicas: su resistencia a flexión y tracción, sus propiedades interlaminares y su comportamiento a fatiga entre otras. Asimismo, las nanocargas carbonosas favorecen que las resinas poliméricas tengan un mejor comportamiento frente al fuego. Existen numerosos estudios que describen cómo la adición de partículas carbonosas mejoran tanto la estabilidad térmica como la resistencia frente al fuego. Además, las partículas carbonosas pueden mejorar las propiedades al fuego actuando como sinérgicos cuando se combinan con otros retardantes a la llama como aquellos basados en fósforo, nitrógeno, arcillas, etc. De este modo, la acción sinérgica permite reducir la cantidad de carga ignífuga a adicionar a las matrices poliméricas, mejorando las propiedades mecánicas finales del material.

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