Materiales multifuncionales de fibra de carbono y matriz benzoxacina dopada con nanopartículas de grafeno

Abstract

La creciente demanda de estructuras más eficientes, en términos de peso, coste y eficiencia energética ha cobrado gran importancia en los últimos años en la industria del transporte, lo que ha derivado en la búsqueda de nuevos materiales multifuncionales que cumplan con estos objetivos. Por este motivo, la incorporación de nanorrefuerzos a los materiales compuestos reforzados con fibra es una de las soluciones que se plantean para la obtención de materiales multiescalares que aporten un comportamiento multifuncional, abriendo, por tanto, nuevos campos de aplicaciones que los materiales compuestos convencionales no pueden satisfacer. En este trabajo, se propone el desarrollo de materiales compuestos de fibra de carbono y matriz tipo benzoxacina dopada con nanopartículas de grafeno que posean nuevas funcionalidades, como son una elevada conductividad térmica y eléctrica. Estas nuevas propiedades permitirán que estos materiales puedan ser empleados en aplicaciones donde son necesarios ciertos requerimientos como, por ejemplo, disipación de la carga electrostática, apantallamiento electromagnético, protección contra el rayo o sistemas anti-hielo. Se ha comprobado que la adición de un 2 % en peso de nanopartículas de grafeno a la benzoxacina, aumenta su conductividad eléctrica seis órdenes de magnitud, mientras que la conductividad térmica experimenta un incremento del 48 %. Además, la presencia del nanorrefuerzo en la matriz polimérica también mejora su durabilidad, reduciendo tanto la cantidad máxima de agua absorbida como el coeficiente de difusión de la misma tras un proceso de envejecimiento hidrotérmico. De la misma forma, el dopado de la matriz polimérica con grafeno también produce una mejora en las propiedades térmicas y eléctricas de los materiales compuestos multiescalares, especialmente cuando se emplea como técnica de fabricación la infusión de resina líquida. Estos materiales presentan incrementos de hasta el 44 % en su conductividad térmica y de un 245 % en la conductividad eléctrica, a la vez que aumenta su resistencia a cortadura interlaminar.