12 agosto 2009

Los nanotubos y las fibras revolucionarán el diseño de plásticos

Las nuevas tecnologías de materiales de refuerzos, caracterizadas por fibra de carbono y nanotubos, prometiendo tremendas oportunidades de diseño de componentes plásticos. Las nuevas propiedades subrayan las propiedades eléctricas y rigidez.

Uno de los principales interlocutores en el diseño de los componentes plásticos es la llegada a escala industrial de los nanotubos de carbono como realizadores de compuestos multi-propósito.

Los nanotubos de carbono (CNTs) tienen un quinto la densidad del acero y algunos son treinta veces más fuertes por lo que son un excelente refuerzo. Crean compuestos con muy bajas densidades, y módulo de Young superior a las fibras de carbono. También exhiben excelentes propiedades eléctricas, y son eficientes conductores de calor – dos debilidades notables de los plásticos.

Una de las primeras aplicaciones de los nanotubos es la producción por Bosch de un filtro de combustible para el Audi A4 y A5. Hecho con Ultraform N2320 C polyacetal reforzado con CNTs,

La Society of Automotive Engineers (SAE) recomienda una resisencia de volumen específica de 106 Ω-cm para los materiales que se usen en componentes que transporten combustibles. Los nuevos compuestos de nanotubos de carbono tienen un Valor solamente de 30 Ω-cm, lo cual las hace 30.000 veces más conductora que lo requerido por SAE standard J a J1645. Esto elimina el riesgo de chispas de combustible a través del filtro.

Hasta ahora, los nanotubos de carbono multipared se fabrican sólo a escala piloto disponible y su precio es muy elevado. Pero varios actores trabajan en diferentes niveles comerciales y ello hace bajar los precios significativamente.

Hay tres importantes aplicaciones para los nanotubos de carbono. Una de ellas es transmisión de la conductividad eléctrica, la segunda es la mejora del rendimiento mecánico y la tercera es para el retardo de la llama.

Arkema, por ejemplo, inauguró una planta piloto de 20 toneladas métricas en Lacq, Francia, en 2006, y planifica incrementar la producción a 550 toneladas métricas. Bayer está impulsando una planta de 80 toneladas métricas este año y hasta 3.000 toneladas métricas en los próximos años. Otro de los actores es Showa Denko, que impulsa una capacidad de 650 toneladas en Nanocyl.

Los precios han caído un rango de 30$ a 70$ por libra y probablemente caerán más debido a la lucha entre compañías para posicionarse en el mercado. Considerando que la carga en muchas aplicaciones es tan solo 1-3 %, los nanotubos de carbono multipared están empezando a ser atractivos económicamente. Nanocyl ofrece grados de compuestos para varias categorías de plásticos, incluyendo policarbonatos, nylon, poliesters, polipropileno y polietileno. Los compuestos de PLASTICYL típicamente contienen entre un 10-20 % de nanotubos.

Los nanotubos de carbono están compitiendo con el negro de carbono para aplicaciones de fuel de automoción, una de las áreas clave para el nuevo material. Se necesitan cargas de 10-20 % de negro de carbono para cumplir los standards de descarga estática eléctrica. Pero el negro de carbono puede afectar adversamente las propiedades mecánicas de un complejo plástico, particularmente resistencia al impacto o permeabilidad.

Bibliografía: Carbon Nanotubes and Fiber Will Revolutionize Plastics Design. Design News, June 15, 2009
Palabras clave: Carbon nanotubes (CNTs)
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