El método del equipo, que consiste simplemente en calentar el material impreso en una atmósfera inerte, hace que las cadenas de polímero se entrecrucen y formen una red rígida, mientras que las partículas de carbono actúan como refuerzo. El material resultante tiene una resistencia y ductilidad comparable a la de las espumas metálicas tradicionales, pero con una densidad mucho menor.
Los investigadores creen que su método podría usarse para crear una nueva clase de materiales livianos y de alta resistencia para una variedad de aplicaciones, incluidos equipos aeroespaciales, automotrices y deportivos.
"Nuestro método abre la posibilidad de crear nuevos materiales que sean más fuertes, más ligeros y más versátiles que los materiales tradicionales", dijo el autor principal del estudio, Chengyu Li, investigador postdoctoral en el Departamento de Ciencia e Ingeniería de Materiales de UC Berkeley. "Esto podría tener un impacto importante en una amplia gama de industrias".
Los hallazgos del equipo fueron publicados en la revista Nature Materials.
El método del equipo comienza con una impresora 3D que puede imprimir un polímero como el poli(metacrilato de metilo) (PMMA) en la forma deseada. Luego, la pieza impresa se coloca en una atmósfera inerte y se calienta a una temperatura de alrededor de 300 grados Celsius (572 grados Fahrenheit). Esta temperatura es lo suficientemente alta como para provocar que las cadenas de polímero se entrecrucen, pero lo suficientemente baja como para evitar que el material se degrade.
A medida que el material se enfría, las cadenas de polímeros entrecruzados forman una red rígida que le da resistencia al material. Las partículas de carbono, que se encuentran dispersas por todo el polímero, actúan como refuerzo y ayudan a evitar que el material se rompa.
El material resultante tiene una densidad de alrededor de 0,2 gramos por centímetro cúbico (g/cc), que es aproximadamente una quinta parte de la densidad del aluminio. También tiene una resistencia de alrededor de 100 megapascales (MPa), comparable a la de las espumas metálicas tradicionales. Sin embargo, el material híbrido de microred de carbono es mucho más dúctil que las espumas metálicas, lo que significa que puede soportar más deformaciones antes de romperse.
El equipo cree que su método podría utilizarse para crear una nueva clase de materiales ligeros y de alta resistencia para una variedad de aplicaciones. Algunas aplicaciones potenciales incluyen:
* Aeroespacial:El material podría usarse para fabricar componentes estructurales livianos para aviones y naves espaciales.
* Automotriz:El material podría usarse para fabricar paneles de carrocería livianos y otros componentes para automóviles y camiones.
* Equipo deportivo:El material podría usarse para fabricar equipos deportivos livianos y de alto rendimiento, como raquetas de tenis y palos de golf.
Actualmente, el equipo está trabajando para ampliar su método para que pueda usarse para producir piezas más grandes. También están explorando diferentes formas de modificar las propiedades del material, como su resistencia, ductilidad y densidad.
