Una pieza de coche hecha con el plástico reforzado con grafeno.

Una pieza de coche hecha con el plástico reforzado con grafeno. Mitacs Omicrono

Tecnología

Un joven investigador idea un material para tener coches más seguros y ligeros: un plástico reforzado con grafeno

Un investigador ha fabricado un plástico reforzado con grafeno que permite crear piezas de automóviles un 20 % más resistentes y un 18 % más livianas.

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El sector automoción, una de las principales industrias de España, está en constante evolución. En los últimos años, la búsqueda de nuevas tecnologías se ha convertido en una prioridad para mejorar la seguridad de los coches. Ejemplo de ello son un chasis 'flexible', unas innovadoras ruedas o un nuevo material destinado a crear piezas más ligeras y resistentes.

Nello David Sansone, investigador postdoctoral del Laboratorio de Fabricación de Compuestos Multifuncionales de la Universidad de Toronto (Canadá), ha desarrollado un nuevo plástico reforzado con grafeno que permite crear piezas de automóviles un 20 % más resistentes y un 18 % más livianas.

El polipropileno cargado con fibra de vidrio es un habitual en el sector del automóvil y destaca por ser barato, estable y fácil de moldear. Sin embargo, cuenta con determinados límites, como una resistencia térmica inferior a la de otros materiales avanzados, por lo que desde hace tiempo se están buscando alternativas, como el grafeno.

Un material que tiene la forma de láminas de un solo átomo de carbono unidos entre sí en forma de panal y es conocido por ser muy resistente, flexible, elástico y químicamente estable; además de por su alta conductividad eléctrica y térmica.

La propuesta de Sansone ha sido añadir una sustancia denominada Gratek, un compuesto híbrido que combina nanoplaquetas de grafeno con fibras de vidrio de baja proporción, que mejora la resistencia a la tracción y reduce el peso de las piezas de los coches comerciales.

Coches más seguros

Gratek son unos pequeños pellets, un material compuesto que integra grafeno a escala industrial que permite obtener un plástico técnico más robusto, más ligero y un impacto ambiental menor.

Durante su colaboración con el fabricante de piezas de automóvil Axiom Group, el investigador desarrolló una técnica para integrar estas nanoplacas de grafeno en polipropileno relleno de vidrio sin que se agrupen.

Los pellets de Gratek.

Los pellets de Gratek. Mitacs Omicrono

Anteriormente, otras empresas trataron de incorporar el grafeno en componentes automovilísticos, pero este material tendía a agruparse durante el procesamiento. Y esto concentraba la tensión mecánica en zonas no deseadas y hasta provocaba fallos.

Un problema que el investigador ha solucionado mediante una técnica patentada que hace que las nanoplacas se adhieran únicamente a las fibras de vidrio dentro de la matriz de polipropileno, consiguiendo que no se aglomeren.

Dado que el grafeno refuerza las fibras, se necesita utilizar menos cantidad (menos del 1 %), por lo que Gratek es aproximadamente un 20 % más resistente y un 18 % más ligero que el polipropileno relleno de vidrio convencional.

Incluso tiene menor desgaste de la maquinaria que lo corta y perfora debido a que requiere menos fibra de vidrio. Esto implica menos rotura de moldes, menos mantenimiento y más vida útil en las líneas de producción.

Un pequeño inconveniente

Gratek tiene un gran potencial para revolucionar la industria automotriz, pero también cuenta con un inconveniente, que podría ser un factor limitante: debido al grafeno que contiene su color está limitado al negro. Y esto puede ser un freno en un sector en el que el color es parte de la identidad de las piezas.

Para solventarlo, el investigador ha desarrollado otro material, llamado Clatek, que usa nanotubos de halloysita —un tipo de arcilla natural— en lugar de nanoplacas de grafeno y que ofrece un rendimiento similar al de Gratek, pero que es de color blanco y se puede tanto teñir como pintar.

Una pieza de coche hecha con el plástico reforzado con grafeno.

Una pieza de coche hecha con el plástico reforzado con grafeno. Axiom Omicrono

Se espera que Gratek cierre un contrato con un importante fabricante de automóviles antes de que finalice este año, mientras que Clatek estaría listo comercialmente en un plazo de dos años. Mientras tanto, Nello David Sansone está actualmente trabajando en AegisX.

Se trata de una formulación avanzada que está destinada a fabricar blindaje transparente y textil para sectores tan diversos como la defensa, la protección personal o la aeronáutica. En cuanto al potencial de este material, podría permitir vehículos más ligeros que necesiten menos energía para moverse y con menor impacto ambiental durante toda su vida útil.

También ofrece una reducción de materiales y recursos, una fabricación más limpia al prolongar la vida útil de moldes y herramientas, y se podría usar en energías renovables, como en componentes estructurales de aerogeneradores o sistemas fotovoltaicos.

El investigador ha recibido recientemente un premio de Mitacs, una organización sin ánimo de lucro financiada por el gobierno canadiense para fomentar la innovación técnica en el país. El desarrollo de materiales avanzados como Gratek y Clatek se inserta en un contexto global de innovación tecnológica dirigida a la sostenibilidad y eficiencia energética en el sector.

Cabe señalar que, en la actualidad, la industria está apostando cada vez más por componentes ultraligeros que permiten no solo reducir el peso total del vehículo, sino también disminuir el consumo energético y las emisiones de gases contaminantes.