Científicos rusos han propuesto una tecnología para la creación de un material compuesto ligero y duradero. Se basa en una matriz polimérica y fibras de carbono. Dicho material se puede utilizar en la construcción de aeronaves para crear elementos de un conjunto de potencia y estructuras de casco. El compuesto desarrollado se puede reciclar o desechar fácilmente, lo que lo hace más ecológico que sus análogos. El estudio ha sido publicado en Polymers .

La fibra de carbono es un material único que consiste casi en su totalidad en átomos de carbono. Su alta resistencia mecánica con bajo peso, resistencia a altas temperaturas y excelente resistencia a la corrosión aseguraron su amplia aplicación en industrias de alta tecnología como la cohetería, la aviación, la construcción y la medicina. Los materiales compuestos reforzados con fibra de carbono tienen una demanda particular en la industria aeronáutica. Las piezas y estructuras realizadas con ellos reducen el peso final de la aeronave, y por tanto el consumo de combustible, reduciendo así el coste de operación de la aeronave y el impacto medioambiental. Sin embargo, la mayoría de los compuestos de fibra de carbono actuales se basan en resina epoxi y otros materiales insolubles que no se derriten y que no son reciclables.

Científicos de la Universidad MISIS han creado un nuevo material compuesto basado en polímeros termoplásticos de ingeniería y fibra de carbono, que conserva de manera efectiva sus propiedades de rendimiento en entornos agresivos, como el combustible de aviación, al tiempo que es fácilmente reciclable.

Como material de refuerzo se ha utilizado la fibra de carbono de fabricación rusa. Por primera vez, se utilizó polvo de polietersulfona para la producción de matriz en lugar de la resina epoxi convencional. Es un polímero termoplástico amorfo con excelentes propiedades mecánicas y resistente a altas temperaturas, vapor y diversos productos químicos. También es importante que la polietersulfona sea reciclable, a diferencia del epoxi.

Investigadores de la Universidad MISIS seleccionaron las mejores condiciones para obtener un material compuesto y determinaron que el contenido óptimo de fibras de carbono para compuestos aerotransportados basados ​​en polietersulfona es del 60 al 70 % del peso total de la estructura.

La superficie de la fibra de carbono se modificó aún más por oxidación térmica, por lo que se formó una capa delgada que comprende una gran cantidad de grupos funcionales que contienen oxígeno sobre la superficie de los filamentos de carbono. Facilita una mejor adhesión de la fibra de carbono a la matriz polimérica. Para impregnar la preforma de carbono, en lugar de la tradicional impregnación a alta presión del polímero fundido, se utilizó una tecnología de solución:el polvo de polietersulfona se disolvió primero con un disolvente orgánico a temperatura ambiente, después de lo cual se impregnó la fibra de carbono modificada con el material resultante. solución. A continuación, las muestras de prueba se secaron a 100°C durante cuatro horas y la preforma se colocó en un molde donde se formaron las piezas de trabajo bajo presión a 350°C durante 30 minutos.

Como resultado, los investigadores lograron una estructura estable del compuesto obtenido y mejoraron significativamente sus propiedades mecánicas y su resistencia a altas temperaturas. Al mismo tiempo, tal y como señalan los autores del estudio, la tecnología de creación de composites propuesta a base de polietersulfona y fibras de carbono permite ajustar las propiedades del material final en función del grado de llenado de fibras de la matriz polimérica.

“Hablando de las posibilidades de aplicación de los materiales, debemos mirar el producto específico en el que se utilizarán, ya que afecta las condiciones de trabajo en la estructura, los requisitos de resistencia, las deformaciones máximas permisibles. En consecuencia, el patrón de refuerzo cambia y el grado de relleno (contenido de fibra) también variará, pero si hablamos, por ejemplo, de materiales para la construcción de aeronaves, el contenido óptimo de fibras de carbono será más probable en el rango de 60-70% del peso total de la estructura", explica un coautor del trabajo, investigador principal del Centro Universitario MISIS para Materiales Compuestos, Ph.D. Andrei Stepashkin. + Explora más

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