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En colaboración con Itainnova

Materiales

Fibra de carbono. La próxima generación

Los materiales compuestos reforzados con fibra de carbono acaparan virtudes: resistentes, incansables, ligeros... Ahora, reforzados desde la escala nano, quieren sumar nuevas ventajas, como cierta conductividad eléctrica o una adecuada
estabilidad térmica. El proyecto Modcomp, en el que participa Itainnova, desarrolla la próxima generación de este tipo de materiales.

Tercer Milenio 16/11/2016 a las 06:00
Del átomo al producto. Análisis multiescala de materiales.Itainnova

Cada vez les pedimos más y más a los materiales. El sector del transporte y, especialmente, las industrias aeroespacial y aeronáutica son la locomotora de muchos de los avances. Aviones, cohetes y satélites buscan la forma de ser más ligeros y eficientes. Proyectos como Modcomp, en el que participa el Instituto Tecnológico de Aragón (Itainnova), desarrollan la próxima generación de materiales basados en fibra de carbono para conseguir productos con características multifuncionales a un coste competitivo.

Hace tiempo que se agregan fibras de carbono a materiales poliméricos para conseguir compuestos con propiedades muy superiores a las del material original. Ahora «se trata de explotar al máximo su potencial, buscando mejorar aspectos concretos, como la tenacidad a la fractura y la tolerancia al daño», indica Agustín Chiminelli, coordinador del grupo de Materiales Compuestos y Adhesivos de Itainnova.

Además, «a través de la utilización de técnicas de modificación superficial de las fibras y mediante la incorporación de nanotubos y nanofibras, se pretende controlar la combinación de las propiedades mecánicas, eléctricas y térmicas de estos materiales».

Veremos esta nueva generación de materiales «en componentes estructurales de las industrias aeroespacial y aeronáutica y también en componentes específicos de otros sectores como el de la automoción o el transporte en general», concreta.

Ahora queremos materiales con ‘virtudes’ multifuncionales. Los materiales compuestos reforzados con fibra de carbono presentan «unas excelentes características mecánicas (rigidez, resistencia, propiedades a fatiga…) con un peso específico muy bajo». Por eso son materiales clave para reducir peso en estructuras de medios de transporte, lo cual trae consigo «la mejora del comportamiento medioambiental de los mismos (reducción de consumo y, por tanto, de las emisiones de gases de efecto invernadero)», asegura Chiminelli.

Multifuncionales

La multifuncionalidad que persigue el proyecto Modcomp, señala, «se refiere a que el material no solo presente unas excelentes características mecánicas, sino también una cierta conductividad eléctrica que le haga capaz de soportar, por ejemplo, el impacto de rayos en tormentas eléctricas sin tener que disponer de otros sistemas (en aeronaves) o que presente una adecuada estabilidad térmica cuando los componentes se someten a altas temperaturas».

El proyecto se centra en la utilización de nuevas técnicas para la funcionalización de las fibras y la introducción de nanorrefuerzos (nanotubos de carbono o CNT y nanofibras de carbono o CNF). Itainnova lidera, junto al Politécnico de Turín (Italia), la simulación computacional de los materiales que se desarrollan.
Chiminelli indica que el reto es entender mediante el modelado multiescala del material la relación entre los procesos de fabricación y las propiedades finales. En Modcomp esto abarca «desde el análisis de la estructura atómica hasta conseguir determinar características a nivel macro, pasando por todas las escalas intermedias de descripción de la estructura del material: nano, micro, mili». Así, es posible «predecir la respuesta de los materiales y optimizar los procesos de preparación de las fibras y la fabricación posterior del compuesto».

Y es que la escala importa, y mucho. «Una cantidad relativamente pequeña de nanorrefuerzos puede tener un efecto significativo a escala macroscópica en las características finales del compuesto». La incorporación de estos refuerzos suele requerir técnicas de procesado específicas, algunas de las cuales resultan difícilmente escalables a nivel industrial. Este es precisamente otro de los retos que aborda el proyecto Modcomp.
 
EL PROYECTO
  • OBJETIVO Desarrollar nuevas técnicas para la funcionalización de las fibras y para la introducción de nanorefuerzos tipo CNT y CNF (nanotubos de carbono y nanofibras de carbono) para obtener materiales compuestos con características superiores y multifuncionales.
  • FINANCIACIÓN Horizonte 2020. Comisión Europea.
  • SOCIOS De los 17 socios que participan en el proyecto, colaboran con Itainnova en el campo de la simulación computacional: Politecnico di Torino (Italia), National Technical University of Athens (Grecia), NCC - National Composites Center Operations Ltd (Reino Unido) y Swerea SICOMP AB (Suecia).
  • PERIODO DE EJECUCIÓN 2016–2020.
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