ACS (Materiales aplicados e interfaces) es una organización independiente en el campo de la química, que publicó en abril un estudio en el que se pretende resolver el problema de crear una fibra de carbono más fuerte.
Los materiales en fibra de carbono son compuestos con un peso muy pequeño, usados en aviones, naves espaciales y coches, su fuerza es similar a la del acero y el titanio, y su bajo peso reduce la carga de un vehículo en un 20%. Para hacer que este material sea aún más fuerte, los investigadores han estado experimentando con el revestimiento de las fibras con nanotubos de carbono. Estos pequeños tubos de láminas de carbono de una sola dimensión podrían aumentar la resistencia de la fibra de carbono en gran medida, pero cuando se intenta hacer crecer los nanotubos en la fibra, se termina dañando la base de la fibra y debilitando el material.
En la oficina de noticias del MIT (instituto de tecnología de Massachusetts), un equipo de investigadores del mismo instituto informó que ha descubierto el mecanismo probable de este debilitamiento y que ha podido llegar con éxito a varios métodos de recubrimiento de la fibra de carbono con nanotubos de carbono. Sus técnicas han producido fibras de nanotubos recubiertos que no debilitan el material subyacente, dando como resultado un producto que es dos veces más fuerte y más conductor de electricidad que la fibra de carbono anterior.
Para ver la página de noticias del MIT: http://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/am4006385?prevSearch=Wardle&searchHistoryKey
“Hasta ahora, se estaba básicamente mejorando una parte del material, pero degradando la fibra subyacente y fue como una renuncia, no se podía conseguir todo lo que se quería”. “Con este aporte, ahora se puede obtener todo lo que deseas.” Dice Brian Wardle, profesor asociado de aeronáutica y astronáutica en el MIT, co-escritor del documento junto con el postdoc Stephen Steiner y el estudiante graduado, Richard Li.
El equipo encontró que los nanotubos de crecimiento debilitan la fibra de carbono cuando las fibras no se tienen bajo una tensión suficiente mientras se calientan, debido a un proceso mecánico-químico que no había sido descubierto. Ellos desarrollaron dos técnicas distintas para hacer crecer nanotubos sin debilitar la fibra.
La primera técnica consiste en el recubrimiento de la fibra con una capa de cerámica de alúmina, que permite un recubrimiento adicional mediante un catalizador de crecimiento de hierro que se adhiere a la fibra sin degradarla. La cerámica de alúmina se mantiene en su lugar con un nuevo compuesto llamado K-PSMA, desarrollado por el equipo, este compuesto se adhiere a la fibra de carbono y a su vez atrae a los revestimientos. Este proceso permite que los nanotubos crezcan con éxito.
Foto de MIT news: http://web.mit.edu/newsoffice/2013/technique-advances-carbon-fiber-composites-0520.html
La segunda técnica consiste en cultivar los nanotubos a una temperatura reducida, casi 300 °C, inferior a la habitual. Los investigadores hicieron crecer nanotubos con un calor reducido, usando un nuevo método de cultivo junto con el K-PSMA. Al ver el éxito de su método, observaron que este proceso es muy rentable y simple, en comparación con los métodos tradicionales.
Los próximos pasos de esta investigación será asegurar que los revestimientos y los nanotubos permanezcan en su lugar cuando la fibra de carbono se ponga en uso.