Un grupo de ingenieros en Estados Unidos ha desarrollado un compuesto de fibra capaz de reparar daños internos más de 1.000 veces. Según informa ecoticias.com, este avance tecnológico podría prolongar la vida útil de aviones, automóviles y aerogeneradores durante siglos.
En pruebas de laboratorio, el material logró reparar con éxito la delaminación, un fallo común en las estructuras compuestas. Los investigadores estiman que esta tecnología podría extender la vida útil típica de las piezas compuestas, que actualmente es de apenas unas décadas, a varios siglos.
Las tecnologías modernas de bajas emisiones y energías limpias dependen en gran medida de materiales compuestos ligeros que son difíciles de reparar y reciclar. Al permitir que los componentes críticos se reparen in situ, esta tecnología podría reducir significativamente los residuos industriales al disminuir la necesidad de fabricar y desechar piezas de gran tamaño.
Solucionando el problema de la delaminación
Los compuestos de polímero reforzado con fibra (FRP, por sus siglas en inglés) se utilizan ampliamente en naves espaciales, automóviles y aerogeneradores debido a su alta resistencia y bajo peso. Sin embargo, sufren de delaminación interlaminar, un proceso en el que las capas internas se separan tras la formación de grietas.
Jason Patrick, profesor de ingeniería civil y ambiental en la Universidad Estatal de Carolina del Norte y autor principal de la investigación, señaló que la delaminación ha sido un desafío para los compuestos FRP desde la década de 1930. Afirmó que los compuestos FRP convencionales suelen tener una vida útil de diseño de solo entre 15 y 40 años.
El nuevo material presenta dos mejoras principales para combatir esta debilidad estructural. En primer lugar, el equipo utiliza la impresión 3D para aplicar un agente reparador termoplástico, conocido como EMAA, directamente sobre el refuerzo de fibra, creando así una capa intermedia con un patrón específico.
Esta capa intermedia hace que el laminado sea de dos a cuatro veces más resistente a la delaminación desde el inicio. Los investigadores diseñaron esta característica para que actúe como una costura flexible dentro de una estructura rígida, dificultando que el material se separe bajo tensión.
La segunda mejora consiste en unas finas capas calefactoras a base de carbono integradas en el compuesto. Cuando una corriente eléctrica atraviesa estas capas, generan calor para derretir la capa intermedia de EMAA.
Este proceso, descrito por los investigadores como "reparación térmica" (thermal remending), permite que el material fundido fluya hacia las microfracturas y vuelva a unir la interfaz dañada. Básicamente, el compuesto se "resuelda" a sí mismo desde el interior utilizando el material que ya forma parte de la estructura.
