DESARROLLO Y CARACTERIZACIÓN DE TINTAS CONDUCTORAS EPOXI-CNT/GNP PARA IMPRESIÓN 3D CON APLICACIÓN EN SISTEMAS ANTI-HIELO Y DESHIELO CON CAPACIDAD DE AUTORREPARACIÓN

Abstract

El desarrollo de los materiales compuestos nanorreforzados ha permitido desarrollar polímeros con propiedades hasta ahora imposibles de alcanzar como son la conductividad eléctrica y el consecuente calentamiento por efecto Joule, lo cual permite que estos materiales poliméricos nanorreforzados puedan hacer frente a nuevos retos de la industria en cuanto a materiales. Unos de estos problemas a los que la industria hace frente es la generación de capas de hielo en distintas estructuras, como las alas de los aviones y las palas de los aerogeneradores, entre otros, que puede provocar el fallo del componente o, incluso, de la estructura. Otro reto es la capacidad de reparar grietas en estructuras las cuales, durante su vida de servicio. Por ello, este estudio se basa en la obtención de tintas nanoreforzadas con nanotubos de carbono y nanoplaquetas de grafeno para sistemas autorreparables y sistemas anti-hielo/deshielo, siendo fabricadas por impresión 3D. Estos sistemas podrían encontrarse en aplicaciones como la aeronáutica s o el sector de la energía. Para poderlo llevar a cabo se propusieron varios circuitos impresos con tintas nanoreforzadas con distintos porcentajes de nanotubos de carbono y nanoplaquetas de grafeno, las cuales fueron ensayadas para conocer su comportamiento eléctrico y termoeléctrico. Posteriormente, la que presentó el mejor comportamiento, en este caso la tinta con un 4% de CNT y 6% GNP, fue usada para el desarrollo de un nuevo circuito con una geometría diferente para activar el fenómeno de autorreparación térmica en un blend epoxi/15% policaprolactona. Además, ese mismo circuito posicionado sobre un sustrato fue ensayados para ver la capacidad de deshielo del material. Los resultados obtenidos mostraron que el contenido en grafeno permite mejorar la capacidad de impresión del circuito y la dispersión de los CNT dentro de la matriz gracias a su efecto lubricante. Los mejores resultados a nivel de calentamiento por efecto Joule se obtuvieron con las tintas con un contenido de 4% CNT y 6% GNP, alcanzando temperaturas medias de 120ºC con apenas 20 V. Seguidamente se desarrollaron los circuitos para las pruebas de concepto de autoreparación y deshielo con esta concentración obteniéndose un grado se reparación del 83 % y un tiempo de deshielo de una capa de hielo de unos milímetros de espesor en poco más de 3 minutos.