Mejoras en composites de fibra de carbono con la adición de óxido de grafeno

Un reciente estudio realizado por el grupo de investigación de Applynano demuestra que la adición de pequeñas cantidades de óxido de grafeno mejora las propiedades mecánicas de un material compuesto de fibra de carbono y resina epoxi.

El trabajo, que se presenta estos días en CARBON 2016, un congreso especializado en los fundamentos y las posibles aplicaciones del carbono, ha comparado el efecto de la adición de dos tipos de óxido de grafeno en las propiedades del composite. En concreto, se han utilizado pequeñas cargas de dos tipos de óxido de grafeno con distinta química superficial, por un lado óxido de grafeno (GO) y por otro óxido de grafeno parcialmente purificado (bwGO). Ambos refuerzos han mostrado un aumento en la tenacidad de fractura y en el módulo de flexión del composite, así como en su resistencia a la tracción y en la tenacidad de fractura interlaminar.

Estos materiales compuestos de fibra de carbono y resina epoxi se utilizan cada vez más en diversas aplicaciones estructurales debido a su bajo peso y buenas propiedades mecánicas. Sin embargo, la matriz de resina en la que se encuentran embebidas las fibras presenta una baja tenacidad de fractura, una propiedad responsable de controlar de controlar las propiedades interlaminares del compuesto. Estas deficiencias, por consiguiente, limitan el uso de materiales compuestos para determinadas aplicaciones, ya que el fallo por delaminación es uno de los principales problemas que presentan.
Con el fin de mejorar estas deficiencias se están desarrollando matrices de resina epoxi multifuncionales a las que se añaden aditivos tales como nanopartículas de sílice, copolímeros, nanofibras de carbono y nanotubos de carbono. El resultado final es un material compuesto matriz-nanocarga-fibra de tres fases.

En este estudio presentado en CARBON 2016 se ha usado óxido de grafeno (GO y bwGO) dispersado en una resina epoxi y posteriormente infusionado a vacío sobre varias disposiciones de las fibras en la matriz, con objeto de evaluar la eficiencia de la nanocarga en función de su contenido en la resina.
oxidopopup2Los resultados de la investigación han mostrado mejoras de la tenacidad de fractura interlaminar del material compuesto en torno al 33 y al 65% (dependiendo del tipo de óxido de grafeno utilizado). Se demuestra así que la adición de GO mejora la adhesión de la resina a la superficie de las fibras, ya que esta unión interfacial facilita la transferencia de carga así como la capacidad del material compuesto para soportar cargas más altas sin deformarse plásticamente.

Además del estudio anterior, el equipo de investigación de Applynano ha presentado otro trabajo al congreso en colaboración con la Universidad de Kentucky. En él se ha comprobado la mejora de las propiedades termoeléctricas de películas compuestas de PEDOT:PSS con nanocargas de óxido de grafeno, sometidas posteriormente a un tratamiento químico. En concreto, se ha comprobado que la conductividad eléctrica y el coeficiente de Seebeck de las películas con GO son mayores que en aquellas que no contenían GO.

3 comentarios

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  3. Favor contactarse para proyecto de polimeros epoxicos con grafeno.

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