Peas de fibra de carbono finalmente podero ser consertadas e recicladas

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Materiais Avanados

Redação do Site Inovação Tecnológica – 08/11/2021

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O compsito tem um arranjo molecular que o distingue dos materiais atuais.
[Imagem: Andy Freeberg/University of Washington]

Consertar fibra de carbono

O sucesso das fibras de carbono fcil de atestar: Elas j substituram os metais em inmeras aplicaes, dos avies e turbinas elicas aos carros e artigos esportivos.

Ainda assim, no o material perfeito: Uma vez danificados, os materiais de fibra de carbono so quase impossveis de reparar ou reciclar.

A soluo para essa deficincia pode estar a caminho, graas ao trabalho de Mithil Kamble e colegas da Universidade de Washington, nos EUA.

Kamble criou uma nova classe de fibra de carbono que to forte e leve quanto as fibras tradicionais, mas pode ser curada repetidamente com calor, revertendo qualquer dano por fadiga.

Alm de permitir consertar as peas danificadas, isso tambm oferece um meio de “quebrar” as fibras e recicl-las quando a pea chegar ao fim de sua vida til.

“Ns demonstramos um material em que fontes de calor tradicionais ou aquecimento por radiofrequncia podem ser usados para reverter e adiar indefinidamente seu processo de envelhecimento. O desenvolvimento de compsitos resistentes fadiga uma necessidade importante na comunidade da manufatura,” disse o professor Aniruddh Vashisth.

Vitrmeros

O novo compsito faz parte de um grupo recentemente desenvolvido, conhecido como vitrmeros reforados com fibra de carbono, uma espcie de vidro reforado, que apresenta uma mistura de propriedades slidas e fluidas. Os materiais normalmente usados hoje, seja em artigos esportivos ou aeroespaciais, so polmeros reforados com fibra de carbono.

Os polmeros tradicionais reforados com fibra de carbono normalmente se enquadram em duas categorias: termofixos ou termoplsticos. A variedade “solidificada” contm um epxi, um material parecido com cola, no qual as ligaes qumicas que o mantm coeso endurecem permanentemente. A verso “plstica” contm um tipo de cola mais suave, para que possa ser derretida e retrabalhada, mas esse ganho tem um custo, com perdas de resistncia e rigidez.

Os vitrmeros, por outro lado, so formados por grupos moleculares que podem conectar, desconectar e reconectar, fornecendo um meio-termo entre aqueles dois.

“Imagine que cada um desses materiais uma sala cheia de pessoas,” descreve Vashisth. “Na sala dos termofixos, todas as pessoas esto de mos dadas e no soltam. Na sala dos termoplsticos, as pessoas se cumprimentam dando as mos e ento passam adiante. Na sala dos vitrmeros, as pessoas apertam a mo da pessoa prxima, mas tm a capacidade para trocar apertos de mo e fazer novos amigos, de forma que o nmero total de interconexes permanece o mesmo. Essa reconexo como o material reparado, e este trabalho foi o primeiro a usar simulaes em escala atmica para entender os mecanismos subjacentes a esses apertos de mo qumicos.”

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O novo tipo de material reforado com fibra de carbono to forte e leve quanto os materiais tradicionais, mas pode ser curado repetidamente com calor, revertendo qualquer dano por fadiga.
[Imagem: Andy Freeberg/University of Washington]

Substituio dos termofixos

A equipe de pesquisa acredita que os vitrmeros podem ser uma alternativa vivel para muitos produtos atualmente fabricados a partir de termofixos, algo extremamente necessrio porque os compsitos termofixos j comearam a se acumular nos aterros sanitrios.

Os vitrmeros curveis seriam uma grande mudana em direo a um material dinmico com um conjunto diferente de consideraes em termos de custo de ciclo de vida, confiabilidade, segurana e manuteno, afirmam eles.

“Esses materiais podem traduzir o ciclo de vida linear dos plsticos em um ciclo circular, o que seria um grande passo em direo sustentabilidade,” disse o professor Nikhil Koratkar, membro da equipe.

Bibliografia:

Artigo: Reversing fatigue in carbon-fiber reinforced vitrimer composites
Autores: Mithil Kamble, Aniruddh Vashisth, Hongkun Yang, Sikharin Pranompont, Catalin R. Picu, Dong Wang, Nikhil Koratkar
Revista: Carbon
DOI: 10.1016/j.carbon.2021.10.078

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