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Biomateriales y nanotecnología, el futuro de los composites

Biomateriales y nanotecnología, el futuro de los composites

El programa JEC Innovation Awards fue creado en 1998 con el objetivo de promover la innovación. Cada año, un jurado compuesto por renombrados expertos internacionales elige las mejores innovaciones en composites basándose en su interés técnico, potencial de mercado, asociaciones para el desarrollo del proyecto, impacto financiero y originalidad. En la presente edición, se entregan premios en las categorías de: medio ambiente y reciclado; biomateriales; construcción y edificación; deportes y ocio; transporte; energía eólica; materias primas; procesos y automatización.

Anualmente se celebra en París el JEC Composites Show, el mayor certamen europeo dedicado a los composites (materiales que constan de dos fases: una fase continua –de polímero- denominada matriz o resina, y una fase discontinua denominada fibras o material de refuerzo) y que desde hace 12 años, premia los mejores desarrollos en estos materiales.

Los proyectos premiados, de los que sigue una breve explicación, son botón de muestra del extensísimo abanico de posibilidades de aplicación de los composites. Cabe destacar la amplitud de la colaboración y el elevado número de empresas participantes, pertenecientes a países distintos y a veces, a continentes distintos. Citaremos, a modo de ejemplo, las empresas asociadas en las dos primeras categorías del concurso, que abordaremos de manera más exhaustiva.

Pabellón de biomateriales, sostenible y energéticamente autosuficiente

En la sección ‘Medioambiente y Reciclado’ se premió el proyecto “Novedosas posibilidades con materiales inteligentes y sostenibles”, presentado por el estudio de arquitectura 3XN (Dinamarca).

Sus principales partner en el proyecto han sido StageOne Freeform Composite (UK) y COWI A/S (Dinamarca); han colaborado asimismo  Ashland Inc. (EEUU); Amorim Cork Composites (Portugal); BASF (Alemania); Libeco-Lagae (Bélgica); Flex Cell (Suiza); Phillips (Dinamarca); Scenetek (Dinamarca); 3M A/S (Dinamarca); Noliac Motion (Dinamarca); Optima Projects Limited (UK); NetComposites Ldt (UK); Danish Technological Institute (Dinamarca); Risø National Laboratory DTU (Dinamarca), NANO-X GmbH (Alemania).

El objetivo del proyecto, del que se construyó una pieza de muestra para exhibirla en la Conferencia de las Naciones Unidas sobre el Cambio Climático del pasado mes de diciembre, era crear un pabellón sostenible y energéticamente autosuficiente utilizando biomateriales que pudieran descomponerse mediante ciclo biológico después de su uso.

El composite utilizado es un laminado sándwich (material compuesto multicapa) fabricado a partir de materiales biológicos y reutilizables. El armazón exterior utiliza un biocomposite fabricado a partir de fibras de lino en resina a base de maíz y aceite de soja (Ashland). El núcleo interno está fabricado a partir de láminas de corcho (de Amorim). El gelcoat se recubre con dos nanoproductos que, utilizando la luz del sol, descomponen las partículas de polución del aire y la lluvia, proporcionando a la superficie propiedades autolimpiantes (Nano-X)

El pabellón incorpora un sistema de iluminación a base de led integrados (de Phillips), que funcionan mediante actuadores piezoeléctricos (de Nolilac Motion) en el suelo y paneles solares flexibles (de Flexcell) en el techo.

Biomateriales para amortiguar vibraciones

Un Prepeg basado en hilos de lino para amortiguar la vibración en aplicaciones deportivas fue el proyecto ganador en la sección de Biomateriales. La empresa ganadora es la belga Lineo, y sus partner han sido Artengo / Decathlon (grupo Oxylane, Francia); Huntsman Advanced Materials (Suiza) y LRPMN d’Alencon (Laboratoire de Recherche sur les Propriétés des Matériaux Nouveaux, Francia).

El objetivo, desde el punto de vista técnico, era combinar las propiedades amortiguadoras del lino con las conocidas prestaciones de la fibra de carbono. Lineo no sólo desarrolló un prepeg (resina epoxi preimpregnada) comercial basado en el lino, sino que desarrolló asimismo un proceso específico para el tratamiento del hilo y el proceso de impregnación superando la barrera tecnológica que suponían las propiedades del lino.

Se demostró con ello que pueden incorporarse materiales renovables a piezas de composite sin comprometer sus propiedades mecánicas y así, las fibras de lino pasan a considerarse un material de refuerzo -a utilizar solo o en combinación con fibras convencionales como carbono, vidrio, aramida o basalto-, que proporciona a las estructuras del composite propiedades amortiguadoras e ignífugas. 

Otras aplicaciones en desarrollo son cuadros de bicicleta más cómodos por las propiedades amortiguadoras de las fibras de lino, o transporte de masas donde, además de la amortiguación, las fibras de lino ofrecen sus propiedades ignífugas.

Continuando con el ciclismo, el proyecto ganador de la categoría deportes y ocio ha sido una rueda para bicicletas de carretera de carbono 100%. Desarrollada por la francesa Corima, la CORIMA AERO+ MCC está fabricada totalmente a partir de composites. Su bajo peso (las 2 ruedas pesan 1 Kg. en total), una estructura ligera con muy buena distribución de peso, una elevada rigidez y su aerodinámica están entre sus propiedades más destacadas. Presenta además un diseño único, con sólo 12 rayos para la rueda delantera y 12 para la trasera.

Papel pintado “sísmico”

La italiana D’appolonia presentó su “papel pintado sísmico”, hecho a partir de un composite inteligente. Más de 30 partners europeos han participado asimismo en el proyecto.

El composite inteligente se ha desarrollado para utilización en refuerzo, monitorización y gestión de las infraestructuras civiles vulnerables a movimientos sísmicos –el equipo redobló sus esfuerzos después del terremoto de L’Aquila (Italia) en la pasada primavera, que destruyó 15.000 viviendas.

Se ha adaptado la maquinaria textil para tejer una urdiumbre con cables de fibra óptica en una tela multiaxial; se optimizó el tipo de fibra, su orientación y su densidad a las fuerzas y complejos comportamientos de los materiales asociados con la infraestructura civil, la mampostería y los movimientos sísmicos. En este sentido, las estructuras textiles multiaxiales dan mejores resultados. Se desarrollaron recubrimientos con nanopolímeros para optimizar la durabilidad y la adherencia textil-mortero y asimismo, se mejoró el mortero mediante aditivos nanopoliméricos.

Es una solución sencilla, rentable y fácil de aplicar. Las pruebas efectuadas indican un aumento de la fuerza estructural (carga máxima) y un aumento de más del 200% en ductilidad estructural (máxima deformación), con lo que paredes susceptibles de quebrarse y venirse abajo aguantaron incluso después de agrietarse. El composite incorpora sensores para medición antes, durante y después de los movimientos sísmicos, con lo que puede determinarse el estado de la estructura en todo momento.

Aeronáutica, palés y turbinas

En transporte vamos a oír hablar del palé Lomold, que obtuvo el galardón en esta categoría. Se trata de un palé de polipropileno (PP) reforzado con termoplástico de fibra larga (LFT), desarrollado por Lomold Pty Ltd. (Sudáfrica) y partners de Taiwán, Holanda y la propia Sudáfrica. La innovación, patentada en todo el mundo, se refiere al proceso de fabricación del LFT, para el que consigue fibras muy largas; esto se traduce en excelentes propiedades mecánicas y la posibilidad de diseñar palés ligeros de paredes delgadas. Lomold está construyendo ya dos plantas, en Sudáfrica y en China, para fabricar el palé Lomold, y tiene previsto construir plantas en Australia, en EEUU y en Europa.

Un proyecto de iluminación pública mediante energía eólica, con una turbina fabricada al 100% con materiales renovables, obtuvo el premio en la categoría Energía Eólica. Presentado por la francesa LTP, la configuración de la turbina posibilita la producción de energía en un volumen y dimensiones restringidos. La turbina, 100% biodegradable, es de lino con una matriz de PLA y utiliza tecnología patentada Actener. Su sistema de seguridad permite la operación incluso con fuertes vientos.

El sector aeroespacial por último, ha estado desde siempre muy ligado a los composites, básicamente debido al ahorro de peso que supone su utilización. El número de piezas fabricadas a partir de composites y las prestaciones que se les requiere no ha hecho más que aumentar.

Los 2010 Innovation Awards cuentan con el apoyo de UMECO Composites (Colaborador oficial) y de Hunstman Advanced Materials (Patrocinador platino). La ceremonia de entrega tendrá lugar el martes, 13 de abril a las 17h en la Feria JEC, en París, y estará abierta a todos los visitantes.

Más información:

www.jeccomposites.com