Investigación dirigida por el profesor Ton Peijs de WMG en la Universidad de Warwick y el profesor Cees Bastiaansen en la Universidad Queen Mary de Londres, ha ideado una técnica de procesamiento que puede crear una película de polietileno transparente que puede ser más resistente como el aluminio pero con una fracción del peso, y que podría usarse en acristalamientos, parabrisas, viseras y pantallas de formas que añaden fuerza y ​​resistencia al tiempo que reducen el peso.

En un nuevo trabajo de investigación titulado "Películas de polietileno de alta resistencia transparentes similares al vidrio ajustando la temperatura de dibujo". Publicado en línea hoy, 1 de abril de 2019, en la revista Polímero , los autores muestran que después de seleccionar cuidadosamente el tipo de polietileno y sintonizar la temperatura durante la creación de películas de polietileno orientado, se puede crear un equilibrio que produce un material transparente de gran utilidad y ligereza con una resistencia y resiliencia significativas que se acercan, y de alguna manera superior al de los metales.

Anteriormente, cualquiera que buscara reemplazar vidrios pesados ​​y, a menudo, quebradizos con un plástico transparente, había mirado plásticos transparentes convencionales como policarbonato (PC) y poli (metacrilato de metilo) (PMMA), los cuales poseen un rendimiento mecánico relativamente insatisfactorio en comparación con un material de ingeniería como el aluminio.

Los métodos actuales para crear películas plásticas de alta resistencia, como el estirado en caliente de polietileno de alta densidad (HDPE), pueden conducir a materiales que pueden competir o incluso superar a los materiales de ingeniería tradicionales como los metales.

"La microestructura de los polímeros antes del dibujo se parece mucho a la de un plato de espaguetis o fideos cocidos, mientras que después de estirar o dibujar las moléculas se alinean de una manera similar a la de los espaguetis crudos, lo que significa que pueden llevar más carga ", explica Yunyin Lin, un doctorado estudiante en el equipo de los profesores Peijs y Bastiaansen.

Sin embargo, los materiales de polietileno estirado normalmente tienen un aspecto opaco debido a defectos y huecos introducidos por el proceso de estirado, limitando las aplicaciones donde se requieren propiedades mecánicas y transparencia óptica.

Recientemente se ha logrado cierto éxito mediante el uso de aditivos altamente específicos en materiales de HDPE estirado en caliente que luego pueden producir un 90% de transparencia al tiempo que brindan una alta resistencia. Sin embargo, El equipo de investigación dirigido por los profesores Peijs y Bastiaansen ha desarrollado ahora una nueva técnica de post-fabricación para HDPE que confiere fuerza y ​​resiliencia al tiempo que preserva la transparencia sin usar aditivos.

Los investigadores tomaron láminas de polietileno de HDPE y sacaron estas láminas en un rango de temperaturas por debajo de la temperatura de fusión del HDPE. Al ajustar la temperatura de dibujo, pudieron lograr una transparencia del 90% en el rango visible. Sin embargo, el mejor equilibrio entre resistencia y transparencia se logró a temperaturas de dibujo entre 90 y 110 grados centígrados.

El profesor Ton Peijs de WMG en la Universidad de Warwick dijo:

"Esperamos que una mayor movilidad de la cadena de polímero a estas altas temperaturas de estiramiento sea responsable de crear menos defectos en las películas estiradas, dando como resultado una menor dispersión de la luz por defectos y, por lo tanto, una mayor claridad "

Las películas altamente transparentes poseen una resiliencia máxima o módulo de Young de 27 GPa y una resistencia máxima a la tracción de 800 MPa a lo largo de la dirección de estirado. ambos son más de 10 veces superiores a los de los plásticos PC y PMMA. Para comparacion, el aluminio tiene un módulo de Young de 69 GPa y la aleación de aluminio de grado aeroespacial puede tener resistencias a la tracción de hasta 500 MPa. Sin embargo, el polietileno tiene una densidad de menos de 1000 kg / m3, mientras que el aluminio tiene una densidad de alrededor de 2700 kg / m3, lo que significa que, en base al peso, estas películas de polímero transparente de alta resistencia pueden superar a dichos metales.

El profesor Ton Peijs de WMG en la Universidad de Warwick concluye que:

"Nuestros resultados mostraron que se puede utilizar una amplia ventana de procesamiento que varía de 90 ° C a 110 ° C para adaptar el equilibrio requerido entre el rendimiento óptico y mecánico. Se prevé que estos materiales ligeros, bajo costo, muy transparente, Las películas de HDPE de alta resistencia y alta rigidez se pueden utilizar en laminados y compuestos laminados, Reemplazo o refuerzo de vidrio inorgánico o polimérico tradicional para aplicaciones en acristalamientos automotrices, edificios parabrisas, viseras pantallas, etc. "