Nanocompuesto de carbono después de terminar el proceso de moldeo. La muestra se analizará para determinar la respuesta piezorresistiva después de pequeños retoques finales. Estos materiales se pueden moldear en casi cualquier tamaño y forma. Crédito:La imagen fue tomada en el Laboratorio de Micro y Nano Mecánica, CDMM en Skoltech.
Un equipo de investigación del Center for Design, Fabricación y materiales en Skoltech ha publicado recientemente un estudio centrado en materiales multifuncionales creados mediante la adición de nanopartículas de carbono a matrices poliméricas. diseñado para permitir el autodiagnóstico mediante una técnica económica.
El estudio, escrito por Ph.D. estudiante Hassaan Ahmad Butt del grupo de investigación del profesor Sergey Abaimov, ha sido publicado recientemente en Estructuras compuestas y es parte de un proyecto multifásico diseñado para crear materiales autodetectables que se pueden incorporar y producir utilizando las rutas de fabricación industrial existentes.
Con las demandas de propiedad de los compuestos poliméricos que aumentan año tras año en todo el mundo, Las nanopartículas de carbono han recibido una gran atención cuando se trata de su adición a dichos sistemas de materiales. Los estudios han demostrado que pueden aumentar las propiedades mecánicas requeridas con cantidades de adición relativamente pequeñas, todo el tiempo permitiendo que el material final sea eléctricamente conductor y piezorresistivo por naturaleza. Sin embargo, La incorporación de nanopartículas de carbono en la producción a gran escala es problemática, requiriendo actualizaciones intensivas de las instalaciones.
"Es por eso que decidimos utilizar masterbatches y disponibles industrialmente, técnicas de fabricación económicas. Los masterbatches se pueden almacenar, transportados e incorporados en rutas de producción a gran escala sin la necesidad de costosas revisiones. Casi todas las instalaciones que se ocupan de polímeros termoendurecibles tienen un mezclador simple, "dijo Hassaan.
Se están probando nanocomposites CNT para la respuesta piezorresistiva en un sistema de prueba universal Intron 5969 bajo carga de tracción. Los valores de resistencia cambian a medida que se aplica una carga de tracción creciente, lo que permite que el material envíe un autoinforme sobre su estado. Las líneas plateadas son contactos conductores y las motas blancas son utilizadas por el sistema de correlación de imagen digital (DIC) LIMESS para calcular los valores de deformación. Crédito:La imagen fue tomada en el Laboratorio de Pruebas Mecánicas, CDMM en Skoltech.
El estudio examina cómo la adición de nanopartículas de carbono puede cambiar la conductividad eléctrica de las matrices poliméricas y cómo esto en sí mismo puede cambiar durante la carga mecánica. ser monitoreado, y por lo tanto relacionado con la deformación que está experimentando el material. Sucesivamente, esto elimina la necesidad de técnicas de seguimiento complejas, con un simple multímetro pudiendo determinar la respuesta.
Esencialmente, el uso de dichos materiales tiene el potencial de reemplazar sensores en sistemas de peso crítico, como estructuras de aeronaves, siendo el propio material capaz de proporcionar medidas. Los mismos materiales y ruta de producción se pueden utilizar para fabricar materiales conductores de electricidad para aplicaciones como la impresión de circuitos eléctricos, blindaje electromagnético y sensores especializados de temperatura y humedad. El concepto de material no se limita a esta ruta de fabricación específica, con posible aplicabilidad también con pultrusión e infusión al vacío.
"Los materiales actuales tienen aplicaciones que van desde la esfera aeroespacial hasta sensores especializados. Los materiales son únicos en el hecho de que se pueden escalar en estructuras o reducir para adjuntar como sensores en miniatura separados, "dijo Hassaan.
