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GraSage – MODELADO DE LOS MECANISMOS DE TRANSPORTE TÉRMICOS Y ELÉCTRICOS EN COMPOUNDS Y FIBRAS

I + D /  Nanotecnología aplicada a materiales textiles. Desarrollo de fibras, hilatura y tejeduría

GraSage – MODELADO DE LOS MECANISMOS DE TRANSPORTE TÉRMICOS Y ELÉCTRICOS EN COMPOUNDS Y FIBRAS

Fecha: Abril 2018 – Abril 2021

 

MOTIVACIONES

El potencial del grafeno como base para los productos de nueva generación, como componentes electrónicos flexibles o aquellos relacionados con las TIC, ha sido demostrado con suficiencia mediante un amplio rango de prototipos. Sin embargo, las características de estas partículas son excelentes, casi perfectas y requieren de un proceso estricto para su producción, haciendo que su precio pueda resultar desorbitado (183€/g para partículas de grafeno monocapa, hasta 1000€/mg si hablamos de grafeno pristino, monocapa no defectivo), haciéndolo prohibitivo para aquellas aplicaciones en las cuales las partículas de grafeno estén en mayor concentración.

Sin embargo, existen en el mercado una variedad amplia de opciones de grafeno “defectivo”, el cual no es pristino, no suele ser monocapa y contiene defectos, pero es capaz de aportar las propiedades necesarias a las fibras textiles para hacerlas conductoras. Por desgracia, la falta de madurez del grafeno como tecnología (fue aislado exitosamente por primera vez en 2010), la falta de aplicaciones reales establecidas y la inexistencia de un proceso de producción estable hace que haya una gran falta de conocimiento acerca de que pueden llegar a suponer el uso de este tipo de nanopartículas.

Desde un punto de vista práctico y en vistas a poder comprometerse a producir de forma estable estos productos a escala industrial en masa, es vital entender cuál es el comportamiento de este “grafeno defectuoso” y su interacción dentro de una matriz polimérica, típicamente utilizada en el sector textil.

OBJETIVOS

El principal objetivo del proyecto es construir un modelo capaz de describir la orientación y las interacciones del grafeno defectivo con la estructura del polímero y predecir las propiedades de conductividad eléctrica y térmica de la fibra creada en base a parámetros de proceso y materiales de partida (polímero, tipo de grafeno, cantidad de éste, etc.), de forma que se pueda superar esa falta de conocimiento que dificulta el desarrollo y el asentamiento de las fibras con cargas de grafeno como una tecnología real y aplicable.

RESULTADOS OBTENIDOS

Con relación a las primeras muestras, los valores que se han observado de todas las muestras realizadas son, al menos, correctos. Se evita el uso del calificativo “satisfactorios” dado que, aunque se haya aumentado claramente los valores de conductividades eléctrica y térmica, no se han alcanzado niveles para considerarlos capaces de desarrollar las aplicaciones previstas de forma robusta. Se ha conseguido identificar y discernir el efecto de parámetros del proceso de hilatura como puede ser el ratio de estiraje y el efecto que tiene el uso de grafenos de diferentes características.

Las simulaciones han ayudado enormemente a conocer y comprender diferentes fenómenos observados, así como poder actuar en consecuencia para conseguir eliminar diferentes obstáculos a la hora de poder desarrollar materiales compuestos mediante la adición de nanocargas de grafeno.

Aunque los datos no sean muy esperanzadores y los resultados obtenidos animen más a mirar en otra dirección, se han conseguido identificar diferentes puntos determinantes para el avance de la tecnología y su consecuente éxito, lo que indica que se necesitan estudiar otros aspectos de forma que se afine completamente el proceso hasta que llegara al nivel idóneo.
Ciertas líneas, en especial las fibras PP/PA6, requieren de un desarrollo mucho más profundo, y se tiene grandes esperanzas en que puedan suponer un salto de calidad y la primera base para asentar una realidad viable de fibras conductoras junto con el grafeno.

Programa: Programa estatal de I+D+i orientada a los retos de la sociedad, en el marco del Plan Estatal de Investigación Científica y Técnica y de Innovación 2017-2020.

 

EXPEDIENTE: PCI2018-093176

IMPORTE: 145.000 €

Información adicional

  • Año: 2018-2021

  • Estado: Finalizado

  • Entidad: Ministerio
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