15/12/2010 - Nace una nueva generación de fibras de alto rendimiento más fuertes y resistentes que las fibras de Kevlar.

Menéame

Ingenieros e investigadores de la Northwestern University han desarrollado a través de métodos de nanoingeniería un nuevo tipo de fibra que reúne mayores condiciones de fortaleza y resistencia que las fibras de Kevlar o poliparafenileno tereftalamida. El hallazgo combina nanotubos de carbono y un polímero, que incrementan la fiabilidad de las nuevas fibras. Por Pablo Javier Piacente.

Una nueva generación de fibras más fuertes y resistentes que el Kevlar, considerado como el material de mejores condiciones en la actualidad para determinadas funciones industriales, ha nacido en base a una investigación realizada por especialistas de la Northwestern University. La nueva fibra integra nanotubos de carbono y un polímero, garantizando excelentes parámetros de fortaleza y resistencia.

El avance se ha concretado a partir del esfuerzo de un equipo multidisciplinario dirigido por Horacio Espinoza, de la Escuela McCormick de Ingeniería y Ciencias Aplicadas de Northwestern University, e integrado además por expertos de otras universidades y de MER Corporation. El trabajo ha merecido artículos en los medios especializados ACS Nano, de la American Chemical Society, y Science Today, entre otros, junto a una nota de prensa de la Northwestern University.

Empleando métodos de prueba con microscopía electrónica, el grupo fue capaz de testear y examinar las nuevas fibras en diferentes escalas, desde la escala nano hasta la escala macro, logrando entender exactamente la forma en la cual el rendimiento del material es afectado por diversas interacciones.

El propósito de la investigación es desarrollar fibras de nueva generación que exhiban mayor resistencia y dureza. Los investigadores quieren superar al mismo tiempo un inconveniente actual de las fibras, que pueden ser fuertes o dúctiles, sin combinar ambas ventajas. La nueva generación intenta integrar ambas condiciones.

Resistentes, fuertes y dúctiles

Las fibras desarrolladas han demostrado una elevada ductilidad y, al mismo tiempo, una resistencia muy alta. Es así que pueden absorber y disipar grandes cantidades de energía sin registrar fallas o secuelas. Al mismo tiempo, la resistencia del material llega a niveles nunca evidenciados con anterioridad.

La nueva generación de fibras registraría una amplia variedad de aplicaciones en el campo de la defensa y en la industria aeroespacial. El proyecto forma parte de las iniciativas encaradas en el marco de la Department of Defense's Multidisciplinary University Research Initiative (MURI).

Este programa apoya las investigaciones que combinan más de una disciplina científica tradicional con la ingeniería. Por otro lado, Espinosa y sus colaboradores recibieron 7,5 millones de dólares de la U.S. Army Research Office, teniendo en cuenta que la nueva fibra podría ser utilizada en los chalecos antibalas o paracaídas. Además, podría integrar los materiales compuestos empleados en vehículos, aviones y satélites de uso militar.

Para crear la nueva fibra, los investigadores comenzaron utilizando nanotubos de carbono, moléculas de carbono en forma cilíndrica que tienen individualmente una de las mayores fortalezas de cualquier material en la naturaleza. Sin embargo, al colocarse en conjunto pierden su fuerza. El gran avance de este equipo de investigación fue la incorporación de un polímero a los nanotubos de carbono.

Optimización y estudio del material

Gracias a este polímero, pudo comprobarse una unión más efectiva de los nanotubos de carbono, logrando en consecuencia mantener la resistencia y la fortaleza del material. El testeo a través de un microscopio electrónico de barrido o SEM (Scanning Electron Microscope), permitió examinar los paquetes individuales de los nanotubos y la fibra en su conjunto.

Luego de todos estos estudios, el grupo de investigación ha logrado comprender el funcionamiento de este material a escalas múltiples. El propósito a futuro es incrementar el conocimiento en las escalas más pequeñas, para de esta manera diseñar fibras aún más fuertes y resistentes.

El resultado de estas investigaciones es la obtención de un material más resistente que el Kevlar, con la capacidad de absorber energía sin romperse. Sin embargo, el Kevlar sigue siendo aún más eficiente en otros puntos, por lo tanto los investigadores esperan continuar estudiando las características de la nueva fibra para optimizar su desarrollo.

De acuerdo a los especialistas, si fuera posible mejorar las interacciones entre los paquetes de nanotubos de carbono, el material podría ser todavía más fuerte. Es así que el grupo de investigadores está estudiando diversas técnicas para lograr una mejor ingeniería en esas interacciones. Esta investigación también fue financiada por la Office of Naval Research.

Muchas plantas industriales continúan dependiendo de sistemas de tecnología operacional (operational technology u OT) que llevan décadas en funcionamiento. Su fiabilidad, el elevado coste de detener las líneas de producción y la dificultad de sustituir equipos profundamente integrados en los procesos han favorecido que estas infraestructuras permanezcan durante años sin grandes modificaciones, incluso cuando ya utilizan ...

Greenpeace presenta hoy su informe Destrucción a Toda Costa 2026 donde ponecifras y ejemplos de la vulnerabilidad de la costa ante el colapso climático y el abuso del ladrillo, mostrando que se encuentra en un punto crítico. Este estudio saca a la luz la desconexión entre las actuaciones que se llevan a cabo ...

Dentro del campo específico de las energías renovables, el crecimiento exponencial se debe principalmente al auge la energía solar fotovoltaica, con 18.674 trabajos visados, un 900% más que en 2019, con 1.916 proyectos. El auge en el sector de la energía se refleja también en el hecho de que el 36% del total de los proyectos industriales ...

La nueva encuesta del Observatorio de la Ingeniería de España (OIE) ya está a disposición de todos los ingenieros e ingenieras para poder conocer hasta qué punto la Inteligencia Artificial (IA) está impactando en la profesión, qué usos están haciendo de estas herramientas, qué oportunidades ofrece la IA y qué desafíos plantea para el futuro del ...

La compañía suma un nuevo capítulo a su historia: acaba de completar la fabricación de la unidad número 200.000 de VENTUM®, su línea de sombrerete de chimenea en aluminio. Una cifra poco habitual en el sector que refleja la aceptación del producto entre arquitectos, prescriptores e instaladores desde su lanzamiento en ...