Fracture toughness of carbon nanotube-reinforced metal-and-ceramic-matrix composites

Tenacidad a la fractura de compositos de cerámica y metal reforzados con nanotubos de carbono

En este estudio se llevó a cabo un análisis jerárquico del mejoramiento de la tenacidad a la fractura de compositos de matriz dura reforzados con nanotubos de carbono (CNT) con base en la teoría shear-lag y mecánica de fractura. Se encontró que interfases matriz/CNT más robustas no podían llevar a la mejor tenacidad a la fractura. Para los compositos de matriz dura, su tenacidad a la fractura con interfases débiles puede mejorarse de manera efectiva al aumentar la longitud de los nanotubos de carbono. No obstante, para aquellos de matriz suave, tal mejora se ve saturada si se aplica este incremento. El modelo teórico propuesto también es aplicable a los compositos cortos reforzados con fibras.

Nuevos materiales ultrafuncionales cerámica/nanofibras de carbono

New ultrafunctional ceramic/carbon nanotubes materials

Las nanofibras de carbono son un material muy atractivo desde el punto de vista económico debido al impacto que se espera que tengan en diversas áreas del mercado en un futuro cercano. A nivel de laboratorio, se están obteniendo materiales avanzados con muy buenas propiedades mediante la incorporación a diferentes matrices, tanto de nanotubos como de nanofibras de carbono, siendo estas últimas las más prometedoras para aplicaciones a escala industrial.

El objetivo final de esta investigación fue la obtención de materiales densos de nanofibras de carbono y nanocompuestos densos cerámica/nanofibras de carbono, que reúnan unas prestaciones mecánicas adecuadas y unas funcionalidades críticas para su utilización en aplicaciones específicas. Una de las condiciones más importantes para obtener un material con excelentes propiedades es la homogeneidad en la distribución de sus fases lo cual, en el caso de las nanofibras de carbono, es particularmente difícil. Por lo tanto, se ha llevado a cabo un estudio de la influencia de las características fisicoquímicas y las propiedades superficiales de estas nanofibras y de su interacción con el componente cerámico en las propiedades finales de los materiales.

Una de las dificultades más importantes en la obtención de materiales carbonosos es alcanzar elevadas densidades en el material final evitando tratamientos térmicos a temperaturas muy elevadas. En este trabajo se ha utilizado la técnica de sinterización por descarga de plasma para la preparación tanto de los materiales de nanofibras de carbono como de los nanocompositos cerámica/nanofibras de carbono.