Figura 5.CNT en interfaz interlaminar de materiales compuestos para
mejorar su tenacidad a la fractura [16].
A pesar de las excelentes propiedades mecánicas, térmicas y eléctricas
de los nanotubos de carbono y el grafeno, sus nanocompuestos de matriz
polimérica (polímero reforzado con nano-rellenos) están lejos de cumplir
los requisitos estructurales de aplicaciones deseadas, especialmente en
el sector aeronáutico y aeroespacial que son altamente demandantes.
Hasta la fecha no se han podido transferir las características
extraordinarias de estas nanopartículas a una aplicación industrial
explotando de forma adecuada todas sus características debido a la
dificultad que se presenta al mezclar estás nanopartículas con otros
materiales. Los enlaces químicos tipo van der Waals que generan entre
estas partículas crean aglomeraciones o agregados dentro de la matriz
polimérica, actuando como concentradores de esfuerzo y que finalmente
conducen a un bajo rendimiento de los nanocompuestos producidos. Además,
las láminas de grafeno tienen tendencia a enrollarse, desplazarse,
doblarse o arrugarse, lo que se opone a las condiciones óptimas para la
mejora de las matrices poliméricas, incluida la alta relación de aspecto
y la morfología de relleno plano.
Hasta el día de hoy, los mejores métodos de producción para
nanocompuestos de polímero de grafeno / CNT han incluido un proceso de
varios pasos a partir del tratamiento superficial de nanopartículas de
carbono usualmente con ácidos fuertes, dispersándolos de solventes y
finalmente mezclándolos con polímeros, lo cual ha producido resultados
aceptables en cuanto a la explotación de las propiedades mecánicas de
estas nanopartículas. El tratamiento superficial provee a las partículas
de diferentes grupos funcionales que permiten un mejor anclaje entre las
partículas de carbono y las cadenas poliméricas, mejorando así la
transmisión de esfuerzos mecánicos. Hasta el momento no hay estudios
donde se haya definido que grupos funcionales son los más adecuados para
una dispersión homogénea de nanopartículas de carbono en resina epoxi.
De la misma forma, tampoco se han definido que rutas químicas deben
utilizarse para grupos funcionales específicos (funcionalización
controlada) por lo que es necesario explorar diferentes rutas químicas
para definir los grupos funcionales obtenidos a través de estas y cuáles
son los grupos más compatibles con la resina epoxi utilizada para
compuestos de fibra de carbono de matriz polimérica.
Conclusiones
Los materiales compuestos susceptibles para emplearse en estructuras de nanosatélites son base fibra de carbono y resina cianatoéster.
Los materiales compuestos base fibra de carbono y resina epóxica pueden ser candidatos, si a la resina epóxica se le agregan aditivos para mejorar sus propiedades térmicas. Las resinas epóxicas se exploran como alternativa dado su relación costo-propiedades.
Las nanopartículas base carbono (NTC, grafeno) contribuye a mejorar las propiedades térmicas y eléctricas de las resinas termoestables.
Las nanopartículas cerámicas (ZnO, Al2O3) ayudan a mejorar las propiedades contra la degradación ambiental y la radiación de las resinas termoestables.