Resumen: Un equipo de investigadores desarrollaron un material compuesto de fibra de carbono y resina epoxi, que tiene como objetivo crear un material capaz de ser reciclado en más del 99% y ser resistente al fuego usando ácido tánico de origen vegetal.
El Instituto de Ciencia
y Tecnología de Corea (KIST) anunció que un equipo de investigación del
Instituto de Materiales Compuestos Avanzados, liderado por el Dr. Yong Chae
Jung, utilizó ácido tánico de origen vegetal para desenvolver un plástico
reforzado con fibra de carbono retardante de llama (CFRP), y también presentó
un método para su reciclaje ecológica. Entonces fue desarrollado un material
compuesto reforzado con fibra de carbono.
CFRP es un material compuesto que contiene fibra de carbono. Ese material es cerca de cuatro veces más leve que el acero, pero 10 veces más fuerte y es ampliamente utilizado en la industria aeroespacial, automovilística de construcción naval y de equipamientos deportivos. Estructuralmente, el CFRP es compuesto de fibra de carbono y resina epoxi, que desempeñan funciones en este material compuesto semejantes a los que las barras de refuerzo y el cemento desempeñan en las estructuras de concreto. Para obtener rigidez mecánica, el enlace de la fibra de carbono y la resina epoxi debe ser fuerte. Además de eso, el CFRP debe ser a prueba de fuego, pues es usado para fines relacionado de la vida cotidiana, por ejemplo, como material de construcción. Para inducir esas características en el CFRP, algunas veces es sintetizado con aditivos.
Fue agregado al CFRP un retardador de llama de halógeno para el efecto de a prueba de fuego. No obstante, el uso de halógeno en la CFRP fue prohibido en todo el mundo, pues genera sustancias toxicas cuando son incineradas para su reciclaje. Por lo tanto, la tarea en cuestión era volver al CFRP un retardador de llamas con el uso de un material seguro y no tóxico.
Jung Yong-Chae buscó mejorar la rigidez mecánica y el retardamiento de llama del CFRP con ácido tánico. El ácido tánico se transforma en carbón al quemarse, y al carbonizarse funciona como una barrera que bloquea la entrada de oxígeno externo. Al fabricar la resina epoxi a partir de ácido tánico y mezclarla con la fibra de carbono, el equipo de investigación del KIST desarrolló con suceso un CFRP.
Al contrario de la resina epoxi convencional que es vulnerable al calor, la resina epoxi hecha con ácido tánico es retardadora de llama y no necesita de aditivos. Eso significa que las sustancias toxicas generadas al incinerar el CFRP para su reciclaje no serían más un problema.
Al disolver el CFRP en el agua en un estado de fluido supercrítico, esto es, a una temperatura y presión en un nivel definido, más del 99% del CFRP puede ser recuperado sin desempeño reducido de la fibra de carbono. Al contrario del método de reciclaje por incineración, ese nuevo método de reciclaje permite el reciclaje de todos los componentes de un material compuesto.
El investigador jefe Dr. Jung dice: “Creamos un material compuesto con amplias aplicaciones que es una mejora en relación al plástico reforzado con fibra de carbono convencional en términos de retardamiento de llama, rigidez mecánica y reciclabilidad. Esas características mejoradas son significativas en la medida en que determinan la faja de aplicación del material compuesto”. El agregó: “Revisaremos la estructura de este material para obtener aún más propiedades mejoradas y expandir aún más el alcance de su aplicación”.
Referencia:
Young-O Kim et al, Recyclable, flame-retardant and smoke-suppressing tannic acid-based carbon-fiber-reinforced plastic, Composites Part B: Engineering (2020). DOI: 10.1016/j.compositesb.2020.108173
Redaccion: Nathielle Harka - UNILA
