Hace unos días, Aniruddh Vashisth, profesor de la Universidad de Washington, publicó un artículo en la prestigiosa revista internacional Carbon, donde afirma haber desarrollado con éxito un nuevo tipo de material compuesto de fibra de carbono. A diferencia del CFRP tradicional, que no se puede reparar una vez dañado, este nuevo material sí se puede reparar repetidamente.
Si bien conserva las propiedades mecánicas de los materiales tradicionales, el nuevo CFRP incorpora una ventaja novedosa: la posibilidad de repararlo repetidamente mediante calor. El calor permite reparar cualquier daño por fatiga del material y, además, puede utilizarse para descomponerlo cuando sea necesario reciclarlo al final de su vida útil. Dado que el CFRP tradicional no es reciclable, resulta fundamental desarrollar un nuevo material que pueda reciclarse o repararse mediante energía térmica o calentamiento por radiofrecuencia.
El profesor Vashisth afirmó que la fuente de calor puede retrasar indefinidamente el proceso de envejecimiento del nuevo CFRP. Estrictamente hablando, este material debería denominarse Vitrímeros Reforzados con Fibra de Carbono (vCFRP, Vitrímeros Reforzados con Fibra de Carbono). El polímero de vidrio (vitrímero) es un nuevo tipo de material polimérico que combina las ventajas de los plásticos termoplásticos y termoestables, inventado por el científico francés, el profesor Ludwik Leibler, en 2011. El material vitrímero utiliza un mecanismo de intercambio de enlaces dinámico, que permite un intercambio reversible de enlaces químicos de forma dinámica al calentarse, manteniendo al mismo tiempo una estructura reticulada en su conjunto. De esta manera, los polímeros termoestables pueden autorrepararse y reprocesarse como los polímeros termoplásticos.
En cambio, los materiales comúnmente denominados compuestos de fibra de carbono son, en realidad, materiales compuestos de matriz de resina reforzada con fibra de carbono (CFRP), que se dividen en dos tipos: termoestables o termoplásticos, según la estructura de la resina. Los materiales compuestos termoestables suelen contener resina epoxi, cuyos enlaces químicos consolidan el material de forma permanente. Los compuestos termoplásticos contienen resinas termoplásticas relativamente blandas que pueden fundirse y reprocesarse, pero esto afecta inevitablemente a la resistencia y rigidez del material.
Los enlaces químicos del vCFRP pueden conectarse, desconectarse y reconectarse para lograr un punto intermedio entre los materiales termoestables y termoplásticos. Los investigadores del proyecto creen que los vitrímeros pueden sustituir a las resinas termoestables y evitar la acumulación de compuestos termoestables en los vertederos. Consideran que el vCFRP supondrá un cambio radical con respecto a los materiales tradicionales y dará lugar a una serie de repercusiones en el coste total del ciclo de vida, la fiabilidad, la seguridad y el mantenimiento.
Actualmente, las palas de las turbinas eólicas son uno de los sectores donde más se utiliza CFRP, y su reciclaje siempre ha sido un problema. Tras finalizar su vida útil, miles de palas desechadas se depositan en vertederos, lo que provoca un gran impacto ambiental.
Si el vCFRP se puede utilizar en la fabricación de palas, podría reciclarse y reutilizarse mediante un simple calentamiento. Incluso si la pala tratada no se puede reparar ni reutilizar, al menos se puede descomponer con calor. Este nuevo material transforma el ciclo de vida lineal de los compuestos termoestables en un ciclo de vida cíclico, lo que supondrá un gran avance hacia el desarrollo sostenible.
Si el vCFRP se puede utilizar en la fabricación de palas, podría reciclarse y reutilizarse mediante un simple calentamiento. Incluso si la pala tratada no se puede reparar ni reutilizar, al menos se puede descomponer con calor. Este nuevo material transforma el ciclo de vida lineal de los compuestos termoestables en un ciclo de vida cíclico, lo que supondrá un gran avance hacia el desarrollo sostenible.
Fecha de publicación: 9 de noviembre de 2021
