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Proyecto sobre estudio de materiales favorecerá a la industria

Polímeros reforzados con fibras son los materiales que estudia el académico Gonzalo Pincheira de la Facultad de Ingeniería, a través de un proyecto un Fondecyt de Iniciación que durará tres años y cuyos resultados pueden ser de gran valor para mejorar la calidad de distintos productos.

La iniciativa, que se adjudicó cerca de 90 millones de pesos, se denomina “Estudio de la influencia de las propiedades interlaminares para el comportamiento fuera del plano de un nanocompuesto o compuesto nano-reforzado”.

“Los materiales que analizaré son de alto rendimiento y hoy se están utilizando en diversas aplicaciones porque son livianos como un plástico y, a la vez, resistentes en algunos casos como los metales. Son fabricados en láminas que están adheridas entre sí lo que hace que tengan propiedades muy particulares”, sostuvo el investigador.

Su utilización es transversal en la ingeniería, en la fabricación de cientos de productos desde botes o lanchas, palas eólicas, aviones y partes de automóvil. “Una vez que uno conoce detalladamente cómo se comporta un material se puede pasar a una siguiente fase que tiene que ver con diseños de productos desarrollándolos en forma óptima. Estos pueden ir desde implementos deportivos hasta una prótesis para una persona que sufrió una amputación”, destacó Pincheira.

Interfase

Para el análisis se utilizarán láminas de fibra de vidrio que se unen con resina epóxica y a la que se agregará un nanocomponente denominado nanotubos de carbono. Con este material compuesto se realizarán pruebas de laboratorio donde se observará el comportamiento y las características del sector ubicado entre las láminas.

El académico explicó que para estas experiencias se irán modificando los parámetros de fabricación de los compuestos. Por ejemplo, elaborarán pequeños trozos del componente con alineaciones de las fibras de vidrio en diversas direcciones o solo en una y también se usarán distintas cantidades de láminas en un mismo espacio, lo que les permitirá medir la respuesta del compuesto. “Este tipo de variaciones en el material no se pueden hacer en un simple plástico o en un metal, solo se pueden desarrollar en elementos compuestos como estos”, indicó el académico.

Nanopartículas

En términos prácticos el trabajo del investigador se inicia con la fabricación de estos pequeños trozos del material, que sirven para realizar las pruebas de laboratorio. Respecto de la resina utilizada para la experimentación, precisó que es un elemento líquido que tiene dos partes y que al mezclarse reacciona transformándose a sólido y uniéndose con las fibras. Los nanotubos de carbono pueden ser mezclados con la resina en su fase previa a la interacción con las fibras, lo que permite tener un compuesto nanoreforzado o un nanocompuesto con mejores propiedades.

Simulaciones

Los resultados obtenidos experimentalmente son procesados luego en sistemas computacionales específicos para ello, donde se realizan simulaciones numéricas. En esta parte del trabajo, la académica Karin Saavedra, de la misma unidad y quien desarrolla su investigación en un área similar y complementaria, colaborará con la investigación.

“Estos dos procesos, el de simulación y laboratorio, nos facultan para obtener resultados muy detallados y así lograremos conseguir datos que permitan posteriormente desarrollar productos finales como piezas que sean óptimos en su rendimiento y resistencia”, manifestó Pincheira.

Laboratorio

Como parte de la investigación, la Universidad destinó un espacio para la creación de un laboratorio para la fabricación de materiales compuestos. Se denomina Laboratorio de Desarrollo de Prototipos y Productos y comenzó a implementarse este año, a través de la compra de equipamiento por parte del proyecto Ingeniería 2030 y la Escuela de Ingeniería Mecánica de la Universidad, fondos que se complementarán con el aporte del Fondecyt de Gonzalo Pincheira.

Entre las máquinas adquiridas por la institución se encuentran un equipo para realizar ensayos mecánicos básicos de tracción, compresión y de cargas cíclicas, y una central de vacío que es la que se utiliza para fabricar los materiales compuestos y adherir las nanopartículas, esto a través de un proceso que se llama infusión por vacío.

Por parte del proyecto se comprarán otros accesorios que sirvan para medir ciertas variables de los compuestos y se adquirirán los materiales necesarios para generar las muestras, los que tienen un alto costo. “Este nuevo espacio servirá no solo para la investigación, sino también para la formación de nuestros alumnos de pre y postgrado”, concluyó el investigador.