Estrategias para la mejora de las prestaciones de materiales compuestos

Abstract

En las últimas décadas, el interés por los composites poliméricos reforzados con fibra, especialmente de carbono, ha crecido sustancialmente como consecuencia de sus excelentes propiedades mecánicas y térmicas, especialmente útiles para aplicaciones exigentes y sectores de alta tecnología que requieren elevadas prestaciones de resistencia y tenacidad, así como alta rigidez y resistencia a la corrosión, con un peso mínimo. A pesar de presentar considerables ventajas sobre los materiales convencionales, también tienen algunos inconvenientes. Los compuestos reforzados con fibra generalmente presentan una pobre resistencia al impacto, una baja tenacidad a la fractura y una pobre resistencia a la delaminación, siendo esta última su modalidad de fallo en servicio más frecuente debido a su naturaleza laminar y a la fragilidad de las resinas. Es especialmente crítico el procesado de componentes de alto espesor, por lo que, además, se requiere de la comprensión del proceso de curado y de la influencia de éste sobre las propiedades del producto final.A lo largo de esta memoria se han analizado diferentes estrategias con el fin de mejorar los problemas asociados a la fabricación de los composites con fibra de carbono. Se ha estudiado la cinética de curado de un sistema epoxi-amina y se ha propuesto un modelo fenomenológico que describe el comportamiento autocatalítico de la reacción epoxi-amina, lo que ha permitido el desarrollo de un modelo basado en un procedimiento de elementos finitos capaz de estudiar la transferencia de calor de un sistema. Se ha trabajado también en la aditivación de la matriz epoxi con óxido de grafeno (GO) y óxido de grafeno reducido (rGO) con el objetivo de intentar mejorar su tenacidad y, finalmente, se ha estudiado la viabilidad de la utilización de velos de nanofibras de polímeros termoplásticos como refuerzo interlaminar en los composites para evitar fallos de delaminación.