Investigadores de la Universidad Nacional de Ciencia y Tecnología de Rusia (MISIS) y Skoltech han desarrollado una tecnología para la producción de nuevos materiales compuestos basados en shungite y fibras de carbono en una matriz de grafito .
Shungite es una roca precámbrica única que consta de casi 100% de carbono.
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En un artículo publicado en la revista Polymers, los científicos explican que debido a la combinación de baja densidad, alta resistencia y estabilidad química a temperaturas elevadas, los materiales compuestos se pueden utilizar para producir pilas de combustible, supercondensadores y componentes de motores de aeronaves de última generación.
Sabiendo que muchos científicos de materiales están desarrollando una nueva clase de compuestos que consisten en varios rellenos de refuerzo de carbono en una matriz de grafito obtenida por carbonización, o la transformación de un polímero en un material de carbono, el MISIS y el grupo Skoltech decidieron encontrar una solución para la producción rápida y económica de dichos compuestos.
Primero, identificaron los parámetros óptimos para el tratamiento térmico para lograr el mejor rendimiento en términos de “resistencia a las grietas”, es decir, resistencia a la iniciación y propagación de grietas que determina en gran medida la resistencia de los materiales frágiles y casi frágiles.
En un comunicado de prensa, los investigadores explicaron que la El proceso de síntesis de compuestos es similar a hornear una masa hecha de un elastómero, que es un polímero tipo caucho blando reforzado con un relleno a varias temperaturas por encima de los 180ºC.
Dado que la fibra de carbono corta que se utiliza a menudo como relleno es bastante cara y tiene un suministro limitado, el equipo decidió sustituirla parcialmente por shungite.
Tras una serie de pruebas, el producto inicial fue reestructurado y terminó enriquecido con carbono.
“El polímero de fácil moldeado se convierte así en uno de los compuestos de carbono más estables, como el grafito o el diamante”, afirma el comunicado de prensa. “El propósito de este estudio fue optimizar el proceso de carbonización para aumentar la resistencia al agrietamiento dependiendo de la temperatura de procesamiento y la composición de la mezcla inicial”.
Los investigadores esperan que los materiales producidos con su técnica se utilicen para fabricar piezas clave de celdas de combustible, componentes de equipos químicamente resistentes y equipos de bombeo complejos para la producción de petróleo a profundidades récord y en el condiciones más duras. Otra área prometedora para el uso de nuevos materiales será la creación de una nueva generación de componentes para motores de aviones.
