Tendencias21
Nace una nueva generación de fibras de alto rendimiento

Nace una nueva generación de fibras de alto rendimiento

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.

Nace una nueva generación de fibras de alto rendimiento

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.

RedacciónT21

Hacer un comentario

RSS Lo último de Tendencias21

  • Pacientes holográficos se usan para experimentar tratamientos médicos 2 julio, 2022
    Una nueva tecnología basada en realidad mixta permite a los estudiantes de medicina practicar diagnósticos y tratamientos con pacientes holográficos: no están presentes, pero los perciben como reales.
    Redacción T21
  • Una sorpresiva tormenta solar golpeó a la Tierra 1 julio, 2022
    Los expertos no han podido determinar aún las causas del extraño evento geomagnético sucedido entre el 25 y el 26 de junio: la tormenta fue lo suficientemente fuerte como para crear fluctuaciones débiles en la red eléctrica, causar impactos menores en la operación de satélites, interrumpir las habilidades de navegación de algunos animales migratorios y […]
    Pablo Javier Piacente
  • El Telescopio Espacial James Webb revelará en días la imagen más detallada del Universo 1 julio, 2022
    La NASA revelará la imagen más profunda de nuestro Universo que jamás se haya tomado este 12 de julio, gracias al Telescopio Espacial James Webb. Las capacidades infrarrojas de Webb le permiten mirar más lejos en el cosmos que cualquier telescopio anterior, incluso hasta el Big Bang, que ocurrió hace 13.800 millones de años.
    Pablo Javier Piacente
  • Frenesí en la ciencia por el décimo aniversario del bosón de Higgs 1 julio, 2022
    El mundo celebra este lunes el décimo aniversario del descubrimiento del bosón de Higgs, que cambió la historia de la Física. El acontecimiento provocó primero entusiasmo y después resaca científica, porque no se ha podido avanzar mucho más en los misterios del universo. Pero todo puede cambiar a partir del 5 de julio: el LHC […]
    Eduardo Martínez de la Fe
  • Descubren figuras antropomórficas con extrañas cabezas gigantes en un sitio de arte rupestre 30 junio, 2022
    En 2018, los arqueólogos hicieron un descubrimiento asombroso en la Reserva de Caza Swaga Swaga, en el centro de Tanzania: 52 refugios rocosos previamente indocumentados, pintados deliberadamente con arte rupestre. Posteriormente, identificaron y estudiaron un friso de arte figurativo en esa zona, que incluye tres misteriosas figuras antropomórficas con cabezas de enormes dimensiones: aún no […]
    Pablo Javier Piacente
  • El rover Curiosity descubre carbono orgánico en rocas de Marte 30 junio, 2022
    En un paso trascendente hacia la confirmación de la presencia de vida antigua en Marte, la NASA ha detectado grandes concentraciones de carbono orgánico en muestras obtenidas por el rover Curiosity en la zona del cráter Gale. La medición de carbono orgánico es uno de los indicadores más fuertes en los procesos que dan lugar […]
    Pablo Javier Piacente
  • Los políticos viven más que los demás ciudadanos 30 junio, 2022
    Los políticos viven hasta 7 años más que los demás ciudadanos, no solo porque ganan mucho más que la media de sus electores, sino también por las mejores atenciones médicas y estilo de vida. Incluso se estresan menos que cuando no había TV ni redes sociales.
    Redacción T21
  • Los científicos llevan 200 años predicando en el desierto la agonía del planeta 30 junio, 2022
    La Tierra vivió un momento parecido al actual hace 252 millones de años, cuando todavía no había ninguna civilización dependiente del carbón para obtener su energía. Las concentraciones de CO2 en la atmósfera, debidas a fenómenos naturales, alcanzaron niveles próximos a los de la actualidad y se produjo un calentamiento global que extinguió a la […]
    Eduardo Costas, catedrático de Genética, UCM
  • Estudiantes de secundaria de España ganan un concurso internacional del CERN 29 junio, 2022
    Un equipo de estudiantes de secundaria de España, junto a otros equipos de Egipto y Francia, ha ganado el concurso Beamline for Schools de física abierta organizado por el CERN, que le permitirá desarrollar este año un experimento con la luz en los laboratorios de la organización nuclear europea.
    Redacción T21
  • Descubren pasadizos ocultos utilizados por una misteriosa cultura prehispánica 29 junio, 2022
    Extensos túneles que creaban una compleja red subterránea bajo el sitio arqueológico de Chavín de Huántar, en Perú, habrían sido empleados por una enigmática cultura andina para realizar rituales y ceremonias religiosas, que incluían experiencias psicodélicas con sustancias alucinógenas. El hallazgo es único dentro del patrimonio cultural prehispánico.
    Pablo Javier Piacente