Estos días, Los componentes de plástico son vitales para muchos campos de la industria:construcción ligera, fabricación de automóviles e ingeniería eléctrica, para nombrar sólo unos pocos. Ahora los investigadores han encontrado formas ingeniosas de combinar plásticos con nanopartículas y dotarlos de nuevas propiedades. Gracias a estos materiales innovadores, En el futuro, las aeronaves podrían estar mejor protegidas contra los rayos.

Imagínese la escena:Nubes negras como una bocanada que se acumulan en el horizonte, un avión volando hacia la tormenta ... y de repente un relámpago al rojo vivo divide el cielo. No es raro que los aviones tengan que pasar por frentes de mal tiempo, pero cuando lo hacen siempre hay un gran peligro:los rayos. Naturalmente, los fabricantes de aviones hacen todo lo posible para proteger sus máquinas contra los golpes, pero incluso los aviones de aluminio no siempre escapan del todo ilesos. Y cuando los componentes poliméricos, generalmente plásticos reforzados con fibra de carbono (CFRP), se incorporan al diseño como una medida de ahorro de peso, la situación se vuelve aún más problemática, porque no conducen la corriente eléctrica tan bien como el aluminio.

En el Instituto Fraunhofer de Tecnología de Fabricación y Materiales Avanzados IFAM en Bremen, Alemania, Los investigadores han desarrollado ahora un proceso para fabricar nuevos materiales que deberían brindar a las aeronaves una mejor protección contra los rayos. Se han centrado en las propiedades materiales únicas de los nanotubos de carbono (CNT). Los CNT se encuentran entre las fibras más rígidas y resistentes que se conocen, y tienen una conductividad eléctrica particularmente alta. Para transferir sus propiedades a los CFRP, los científicos han estado combinando estas nanopartículas con plásticos. “Al mezclar nanopartículas con plásticos, hemos podido mejorar significativamente las propiedades del material de este último, ”Afirma el Dr. Uwe Lommatzsch, gerente de proyectos en el IFAM. Para dar solo dos ejemplos, Los CNT se utilizan para optimizar la conductividad eléctrica de los plásticos, y sus propiedades de disipación de calor también se mejoran mediante la adición de partículas metálicas.

El truco está en el proceso de mezcla, dice Lommatzsch:“Las micropartículas o nanopartículas deben ser muy homogéneas, ya veces muy estrechamente ligado al polímero ". Para hacer esto, los científicos emplean tecnología de plasma. Utilizan un plasma atmosférico para alterar la superficie de las partículas de tal manera que puedan unirse químicamente con el polímero más fácilmente. Una descarga pulsada en una cámara de reacción crea un gas reactivo. Colega de Lommatzsch, Dr. Jörg Ihde, explica:"Rociamos las partículas, es decir, los nanotubos, en este plasma atmosférico". Inmediatamente caen en el solvente seleccionado, que luego se puede usar para procesar adicionalmente el polímero. Todo el procedimiento toma solo unos segundos, una gran ventaja sobre el método anterior, en el que los NTC se preparaban generalmente en un baño ácido mediante un proceso químico húmedo. Eso tomó varias horas o días, requirió considerablemente más productos químicos, y generó significativamente más residuos.

Además de plásticos reforzados con fibra de carbono mejorados para su uso en la fabricación de aviones, los investigadores de IFAM tienen en mente otras aplicaciones potenciales. Ihde describe un ejemplo:"Podemos aumentar las propiedades de disipación de calor de los componentes eléctricos dando a las partículas metálicas de cobre o aluminio una capa aislante eléctrica en el plasma y luego mezclándolas en un polímero". Esto se puede presionar sobre un componente electrónico para que el calor se disipe directamente. “El sobrecalentamiento de los elementos es un problema importante en la industria electrónica, " él añade. Los investigadores también han ideado una forma de reducir las pérdidas electromagnéticas mediante el uso de este proceso de plasma para recubrir partículas magnéticas blandas como el hierro y luego combinarlas con plásticos. Integrado en motores eléctricos, cortan las pérdidas por corrientes de Foucault, mejorando así la eficiencia y alargando la vida útil.

Los expertos de IFAM exhibirán nanotubos de carbono de superficie modificada, que demuestran una miscibilidad significativamente mejorada con solventes, en la feria comercial K 2010 en Düsseldorf. del 27 de octubre al 3 de noviembre.