Nanotubos de carbono para reforzar materiales compuestos

Los más nuevos aviones a reacción de pasajeros de Airbus y Boeing que vuelan en la actualidad están hechos principalmente de materiales compuestos avanzados, tales como plástico reforzado con fibra de carbono, materiales extremadamente ligeros y duraderos que reducen el peso global del avión hasta en un 20 por ciento en comparación con el de aquellos que están hechos de aluminio. Dicho aligeramiento de peso acarrea directamente un ahorro en el combustible, lo cual es un punto importante a favor de los compuestos avanzados.

Pero los materiales compuestos son también sorprendentemente vulnerables: mientras que el aluminio puede soportar impactos relativamente grandes antes de agrietarse, las muchas capas de los compuestos pueden romperse debido a impactos relativamente pequeños, un inconveniente que está considerado el talón de Aquiles de este tipo de materiales.

Ahora, unos ingenieros han encontrado una forma de unir capas de material compuesto de tal manera que el resultante es sustancialmente más fuerte y más resistente a los daños que otros compuestos avanzados.

El equipo internacional de Roberto Guzman, del MIT, unió entre sí las capas de materiales compuestos usando nanotubos de carbono, cilindros de carbono construidos enrollando sobre sí misma una lámina de carbono de 1 átomo de grosor. A pesar de su tamaño microscópico, estos nanotubos son increíblemente fuertes. Guzman y sus colegas incrustaron diminutos “bosques” de nanotubos de carbono dentro de una matriz de polímero parecida a pegamento, y después prensaron la matriz entre capas de compuestos de fibra de carbono. Los nanotubos, alineados verticalmente, actúan dentro de las grietas de cada capa de compuesto, actuando a modo de grapas para mantener juntas las capas.

Ingenieros aeroespaciales del MIT han encontrado una forma de unir capas de material compuesto, produciendo uno que es sustancialmente más fuerte y más resistente a daños que otros compuestos avanzados. La mejora podría llevar a piezas de avión más ligeras y fuertes. (Ilustración: Christine Daniloff/MIT)

En experimentos para probar la fortaleza de este tipo de material compuesto, el equipo encontró que, en comparación con materiales compuestos ya existentes, los unidos con la ayuda de nanotubos de carbono eran un 30 por ciento más fuertes, soportando fuerzas más grandes antes de romperse.

Información adicional