Hace unos días, Aniruddh Vashisth, profesor de la Universidad de Washington, publicó un artículo en la prestigiosa revista internacional Carbon, en el que afirmaba 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, los nuevos materiales se pueden reparar repetidamente.
Si bien conserva las propiedades mecánicas de los materiales tradicionales, el nuevo CFRP ofrece una ventaja adicional: puede repararse repetidamente mediante calor. El calor permite reparar cualquier daño por fatiga del material y también puede utilizarse para su descomposición al final de su vida útil, cuando sea necesario reciclarlo. Dado que el CFRP tradicional no se puede reciclar, es 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 llamarse Vitrimers reforzado con fibra de carbono (vCFRP, Carbon Fiber Reinforced Vitrimers). El polímero de vidrio (Vitrimers) es un nuevo tipo de material polimérico que combina las ventajas de los plásticos termoplásticos y termoestables, inventado por el científico francés Profesor Ludwik Leibler en 2011. El material Vitrimers 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 contraste, los materiales comúnmente denominados compuestos de fibra de carbono son 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 permiten consolidar el material de forma permanente. Los compuestos termoplásticos contienen resinas termoplásticas relativamente blandas que pueden fundirse y reprocesarse, pero esto inevitablemente afecta la resistencia y rigidez del material.
Los enlaces químicos en el 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 vertederos. Consideran que el vCFRP supondrá un cambio radical respecto a los materiales tradicionales, pasando a los materiales dinámicos, y tendrá repercusiones en términos de coste total del ciclo de vida, fiabilidad, seguridad y mantenimiento.
Actualmente, las palas de las turbinas eólicas son uno de los sectores donde se utiliza principalmente CFRP, y la recuperación de las mismas siempre ha sido un problema en este ámbito. Tras finalizar su vida útil, miles de palas desechadas se depositan en vertederos, lo que genera un gran impacto ambiental.
Si el vCFRP puede utilizarse para la fabricación de palas, puede reciclarse y reutilizarse mediante un simple calentamiento. Incluso si la pala tratada no puede repararse ni reutilizarse, al menos puede descomponerse con calor. Este nuevo material transforma el ciclo de vida lineal de los compuestos termoestables en un ciclo de vida cíclico, lo que representa un gran avance hacia el desarrollo sostenible.
Si el vCFRP puede utilizarse para la fabricación de palas, puede reciclarse y reutilizarse mediante un simple calentamiento. Incluso si la pala tratada no puede repararse ni reutilizarse, al menos puede descomponerse con calor. Este nuevo material transforma el ciclo de vida lineal de los compuestos termoestables en un ciclo de vida cíclico, lo que representa un gran avance hacia el desarrollo sostenible.
Fecha de publicación: 9 de noviembre de 2021
