Investigadores de la Universidad Nacional de Ciencia y Tecnología de Rusia (MISIS) y de Skoltech han desarrollado una tecnología para la producción de nuevos materiales compuestos a base de shungita y fibras de carbono en una matriz de grafito.
En un artículo publicado en la revista Polymers, los científicos explican que, gracias a la combinación de baja densidad, alta resistencia y estabilidad química a temperaturas elevadas, los materiales compuestos pueden utilizarse para producir pilas de combustible, supercondensadores y componentes de motores de aviones de última generación.
Sabiendo que muchos científicos de materiales están desarrollando una nueva clase de materiales compuestos que consisten en varios rellenos de refuerzo de carbono en una matriz de grafito obtenida por carbonización -o la transformación de un polímero en un material de carbono-, el grupo de MISIS y Skoltech decidió idear una solución para la producción rápida y económica de dichos materiales compuestos.
En primer lugar, identificaron los parámetros óptimos del tratamiento térmico para lograr el mejor rendimiento en términos de «resistencia a las grietas», es decir, la resistencia a la iniciación y propagación de grietas que determina en gran medida la resistencia de los materiales frágiles y cuasi frágiles.
En una declaración a los medios de comunicación, los investigadores explicaron que el proceso de síntesis del compuesto es similar a la cocción de una masa hecha de un elastómero, que es un polímero blando de tipo caucho reforzado con un relleno a varias temperaturas por encima de los 180ºC.
Como la fibra de carbono corta que se suele utilizar como relleno es bastante cara y tiene un suministro limitado, el equipo decidió sustituirla parcialmente por shungita.
Tras una serie de pruebas, el producto inicial se reestructuró y acabó enriquecido con carbono.
«De este modo, el polímero de fácil conformación se convierte en uno de los compuestos de carbono más estables, como el grafito o el diamante», señala el comunicado de prensa.
«El objetivo de este estudio era optimizar el proceso de carbonización para aumentar la resistencia a las grietas [de los compuestos] en función de la temperatura de procesamiento y la composición inicial de la mezcla».
Los investigadores esperan que los materiales producidos con su técnica se utilicen para fabricar piezas clave de pilas de combustible, componentes de equipos químicamente resistentes y complejos equipos de bombeo para la producción de petróleo a profundidades récord y en las condiciones más duras. Otro ámbito prometedor para el uso de los nuevos materiales será la creación de una nueva generación de componentes para motores de aviación.
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Fuente: Worldenergytrade
