30/07/2014 - El uso de nanotubos de carbono mejora las propiedades de los revestimientos

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Una investigación de la UPV/EHU, llevada a cabo dentro del Proyecto Europeo POCO,  ha utilizado nanotubos de carbono para mejorar las propiedades de los revestimientos de resinas, estos revestimientos son muy utilizados en la fabricación de piezas estructurales destinadas a sectores como la automoción y aeronáutica.

Con esta investigación se pretende lograr una mejor difusión de los nanotubos de carbono en diferentes polímeros, ya que los nanotubos mejoran la conductividad de los revestimientos, y tienen excelentes propiedades mecánicas que los hacen más resistentes y rígidos, y les permite ser conductores de la electricidad. Según indica Galder Kortaberria, químico de la UPV/EHU, “Para transmitir o mejorar dichas características, los nanotubos de carbono deben difundirse bien en todo el material”,

Estrategia de difusión

Las resinas epoxi que son materiales aislantes, se convierten en conductores con la incorporación de nanotubos de carbono. Esta mejora se puede convertir en un problema para los nanotubos, que tienden a formar aglomerados entre sí y que, a menudo, se agrupan. De ahí que causen dificultades a la hora de expandirse en una matriz. Por eso, precisamente, hacen falta estrategias o métodos que ayuden a la máxima difusión posible de los nanotubos de carbono en la matriz polimérica.

Existen diferentes fórmulas para difundir los nanotubos de carbono en la matriz del polímero. Por un lado los nanotubos de carbono, al ser conductores, se orientan y alinean en la dirección que se desee cuando se encuentran ante un campo eléctrico, y por otro, la superficie de dichos nanotubos puede transformarse, con tratamientos químicos, hasta conseguir determinada afinidad o compatibilidad con el epoxi.

Uso de copolímeros

Para mejorar este proceso, el equipo de investigación ha propuesto utilizar copolímeros (copolímero estireno-butadieno-estireno), que son bloques de dos polímeros diferentes unidos entre sí por enlaces químicos. Para ello se ha procedido en primer lugar a transformar químicamente uno de los bloques del copolímero (butadieno), para que fuera compatible con la matriz de la resina epoxi. El otro bloque se ha dividido pero al tener un enlace covalente con el butadieno, la división ha sido nanométrica y se han creado nanoestructuras.

Según Galder Kortaberria, “de esta manera, los nanotubos de carbono se dispersan mucho mejor en la matriz epoxi, sin formar aglomerados”, y añade que “todos los revestimientos que preparamos presentaban mayor estabilidad que los basados solamente en el epoxi. El revestimiento más estable es el que tiene un 0,2 % de nanotubos de carbono”.

En la imagen de la izquierda, aplicación de epoxi y de revestimiento de nanotubos con un spray. Derecha, imagen de una nanoestructura (3 x 3 μm) que tiene un 0,2 % de nanotubos y un 5 % de copolímeros. (Fuente: UPV/EHU)

Conclusiones

El equipo de investigación ha observado que se pueden mejorar las propiedades de los revestimientos variando las cantidades de copolímeros y de nanotubos, en especial la estabilidad térmica o el comportamiento ante la temperatura, y que pueden diseñarse revestimientos apropiados para la industria.

“La difusión de los nanotubos ha mejorado mucho con el uso de los copolímeros, y se mantienen las características de los revestimientos basados en las resinas epoxi; en algunos casos, incluso han mejorado”, afirma Kortaberria. “Todo ello permite producir revestimientos que sean adecuados para la industria, con características mejoradas”, añade.

Ref.

L.Esposito, J.A. Ramos, G. Kortaberria. “Dispersion of carbon nanotubes in nanostructured epoxy systems for coating application”. Progress in Organic Coatings 77 (2014) 1452-1458

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Proyecto Europeo POCO

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