Los materiales llamados compuestos de tejido triaxial (TWFC) tienen fibras tejidas juntas en tres direcciones, comúnmente en un ángulo de 60 grados entre sí. Se utilizan cada vez más en muchas aplicaciones, pero su respuesta al calentamiento y al enfriamiento no se ha estudiado bien.
El científico de materiales Ahmad Kueh de la Universidad Malasia Sarawak (UNIMAS) ha realizado un examen detallado de esta importante brecha de conocimiento. Sus resultados se publican en acceso abierto en la revista Heliyon. .
La nueva comprensión experimental y teórica del movimiento de torsión al calentarse ayudará a predecir la integridad estructural y el rendimiento del material en condiciones diferentes y cambiantes. "Estos hallazgos innovadores tienen implicaciones importantes para una amplia gama de aplicaciones, especialmente en el diseño de materiales resistentes al calor esenciales para el sector aeroespacial", afirma Kueh.
Cuando se tejen con fibras de carbono y luego se integran con resinas, los TWFC pueden combinar las ventajas de bajo peso, trabajabilidad, solidez y resistencia a la corrosión. Algunos TWFC ya se utilizan en aplicaciones que van desde fuselajes de aviones y componentes de alas y motores hasta equipos deportivos, incluidas raquetas de tenis, ejes de palos de golf y cuadros de bicicletas.
A partir de trabajos anteriores ya publicados con sus colaboradores, Kueh llevó a cabo un examen detallado, combinado con simulaciones por computadora, de hojas individuales de un material disponible comercialmente suministrado por la empresa Sakase Adtech. Este incorpora fibras de carbono fabricadas por Toray Industries, Inc. en Japón.
Las láminas están tejidas abiertamente, lo que significa que las fibras entrelazadas están separadas por espacios hexagonales estables y regularmente espaciados. Para crear una estructura compuesta de una sola capa, se combinaron y curaron con una resina polimérica licuada en caliente que empapó las fibras y luego se solidificó al enfriarse.
Cuando se sometió a repetidos ciclos de calentamiento en el rango de 20°C a 100°C, la investigación pudo analizar un movimiento de torsión provocado por los cambios de temperatura. La cuantificación detallada de las deformaciones observadas experimentalmente coincidió con las predichas por la simulación por computadora.
"El nuevo entendimiento desbloqueará el potencial para mejorar la eficacia de los TWFC en una amplia gama de industrias", afirma Kueh.
Junto con sus colegas, ahora planea investigar la dinámica térmica de muchos otros TWFC, incluidos diferentes patrones de tejido, estructuras de múltiples capas y materiales híbridos que incorporan otros tipos de compuestos. Esta exploración futura incluirá la colaboración con socios de la industria para realizar las pruebas prácticas necesarias para obtener información relevante para usos en el mundo real.
Además de las aplicaciones aeroespaciales, Kueh cita muchas posibilidades, incluido el hormigón armado, equipos deportivos, chalecos antibalas y textiles resistentes al calor para uso de los bomberos.
"Nuestros descubrimientos allanan el camino hacia un futuro en el que la combinación de bajo peso y resistencia transformará numerosos productos cotidianos, haciéndolos más eficientes, rentables y resistentes", concluye.
Más información: ABH Kueh, Respuestas inducidas térmicamente de compuestos de tela tejida triaxialmente, Heliyon (2023). DOI:10.1016/j.heliyon.2023.e17631
Información de la revista: Heliyón
Proporcionado por Universiti Malaysia Sarawak
