Espumas sintácticas son materiales compuestos sintetizados por llenado de un metal de , polímero , [1] o de cerámica matriz con esferas huecas llamadas microbalones [2] o cenosferas o esferas no huecas (por ejemplo, perlita ). [3] En este contexto, "sintáctico" significa "juntos". [4] La presencia de partículas huecas da como resultado una menor densidad , mayor resistencia específica (fuerza dividida por densidad), menor coeficiente de expansión térmica y, en algunos casos, radar o Transparencia del sonar . Un método de fabricación de espumas sintácticas de baja densidad se basa en el principio de flotabilidad. [5] [6]
El término fue acuñado originalmente por Bakelite Company , en 1955, para sus compuestos ligeros hechos de microesferas fenólicas huecas unidas a una matriz de fenólico, epoxi o poliéster . [7]
La adaptabilidad es una de las mayores ventajas de estos materiales. [8] El material de la matriz se puede seleccionar de casi cualquier metal, polímero o cerámica. Los microglobos están disponibles en una variedad de tamaños y materiales, que incluyen microesferas de vidrio , cenosferas , carbono y polímeros. Las espumas más utilizadas y estudiadas son las microesferas de vidrio (en epoxi o polímeros) y las cenoesferas o cerámicas [9] (en aluminio). Se puede cambiar la fracción de volumen de los microglobos o utilizar microglobos de diferente densidad efectiva, dependiendo esta última de la relación media entre los radios interior y exterior de los microglobos.
Las propiedades compresivas de las espumas sintácticas, en la mayoría de los casos, dependen en gran medida de las propiedades de los microglobos. En general, la resistencia a la compresión del material es proporcional a su densidad.
El material de la matriz tiene más influencia sobre las propiedades de tracción . La resistencia a la tracción se puede mejorar mucho mediante un tratamiento químico de la superficie de las partículas, como la silanización , que permite la formación de fuertes enlaces entre las partículas de vidrio y la matriz epoxi. La adición de materiales fibrosos también puede aumentar la resistencia a la tracción. [ cita requerida ]
Aplicaciones
Estos materiales se desarrollaron a principios de la década de 1960 como materiales de flotabilidad mejorados para aplicaciones marinas. [10] Otras características llevaron a estos materiales a aplicaciones aeroespaciales y de vehículos de transporte terrestre. [11] Las aplicaciones actuales de espuma sintáctica incluyen módulos de flotabilidad para tensores de tubería vertical marina , operados remotamente vehículos submarinos (ROV), vehículos submarinos autónomos (AUV), exploración de aguas profundas, cascos de barcos y helicópteros y billetes de componentes. Las aplicaciones estructurales de las espumas sintácticas incluyen el uso como capa intermedia (es decir, el núcleo) de paneles sándwich .
Otras aplicaciones incluyen;
- Espumas de flotabilidad de aguas profundas. En 2018 se desarrolló un método para crear cascos de submarinos mediante impresión 3D [12].
- Asistencia de enchufe de termoformado
- Materiales transparentes de radar
- Materiales atenuantes acústicamente
- Núcleos para compuestos tipo sándwich [13] [14]
- Materiales mitigantes de explosiones
- Artículos deportivos como bolas de boliche, raquetas de tenis y balones de fútbol . [15]
Ver también
- Microesferas de vidrio
- Espuma
Referencias
- ^ Shutov, FA (1986). "Espumas de polímero sintáctico". Avances en la ciencia de los polímeros . 73–74: 63–123. doi : 10.1007 / 3-540-15786-7_7 . ISBN 978-3-540-15786-1.
- ^ HS Kim y Pakorn Plubrai, "Mecanismos de fabricación y fallo de espuma sintáctica bajo compresión", Compuestos Parte A: Ciencia aplicada y fabricación, Vol 35, pp.1009-1015, 2004.
- ^ Dipendra Shastri y HS Kim, "Un nuevo proceso de consolidación para partículas de perlita expandida", Materiales de construcción y construcción, Vol 60, junio de 2014, pp.1-7.
- ^ "¿Qué es la espuma sintáctica?" . Grupo de Investigación Cornerstone. Archivado desde el original el 20 de julio de 2012 . Consultado el 7 de agosto de 2009 .
- ^ Md Mainul Islam y HS Kim, "Fabricación de espumas sintácticas: procesamiento previo al molde", Materiales y procesos de fabricación, Vol 22, pp.28-36, 2007.
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- ^ De la cita del Oxford English Dictionary de Sci. News Let. 2 abril 213/3
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