Por diseño: de los residuos a la fibra de carbono de nueva generación
Una nueva lignina diseñada químicamente permite obtener una fibra de carbono más fuerte y ligera y mejores plásticos reciclados
Una investigación de la Universidad de Washington en San Luis podría conducir pronto a materiales de fibra de carbono más ligeros y resistentes y a plásticos más fuertes con un impacto medioambiental más suave. El principal ingrediente necesario para estas mejoras es la lignina, un compuesto esencial para la mayoría de las plantas pero que la industria considera un producto de desecho.
Una nueva investigación del grupo de Joshua Yuan, profesor y catedrático de ingeniería energética, medioambiental y química de la Facultad de Ingeniería McKelvey de la Universidad de Washington en San Luis, podría conducir pronto a una fibra de carbono aún más ligera y resistente -y a plásticos más fuertes-, todo ello utilizando lo que actualmente es un producto de desecho.
WashU/Jason Yuan
La clave para abrir el potencial de la lignina fue alterar químicamente algunas de sus propiedades. La lignina de enlace esterificado de alto peso molecular (HiMWELL) fue diseñada por el grupo de Joshua Yuan, profesor y director del Departamento de Energía, Ingeniería Ambiental y Química de la Facultad de Ingeniería McKelvey de la Universidad de Washington en San Luis.
La investigación se publicó el 11 de agosto en la revista Matter.
Los investigadores sabían que, combinada con el poliacrilonitrilo (PAN), la lignina HiMWELL recién diseñada podría convertirse en precursora de una mejor fibra de carbono y que podría permitir el desarrollo de plásticos reciclables con mejores propiedades.
La fibra de carbono ya es conocida por ser un material fuerte y rígido, pero ligero y de calidad. Se utiliza como refuerzo estructural en todo tipo de productos, desde raquetas de tenis hasta aviones, y los bastidores de fibra de carbono reducen el peso y mejoran la seguridad de los vehículos de alta gama. Se ha incorporado en cualquier lugar posible en algunos de los super e hipercoches más rápidos.
Los trabajos anteriores de Yuan identificaron tres obstáculos principales para incorporar la lignina a la ecuación: ni la estructura química de la lignina ni su peso molecular son uniformes, lo que dificulta su combinación con otros polímeros. Además, tiene un elevado número de grupos OH, una pareja reactiva de oxígeno e hidrógeno que atrae el agua, lo que no es ideal para construir un material rígido como la fibra de carbono. Estos descubrimientos inspiraron a Yuan y a Jinghao Li, científico de la Universidad de Washington, a rediseñar las estructuras de la lignina.
Al desarrollar una técnica para alterar químicamente estas propiedades, Yuan dijo: "Realmente hemos creado un tipo de lignina que es muy único".
Cuando se combinó con PAN, la fibra de carbono basada en HiMWELL tuvo una resistencia a la tracción récord y mostró mejores propiedades mecánicas que la fibra de carbono estándar. Cuando se añadió a mezclas de polímeros reciclables, HiMWELL mejoró las propiedades mecánicas y también la protección contra los rayos UV.
"Por fin tenemos una vía tecnológica para utilizar la lignina en las fibras de carbono", dijo Yuan. Y quizá algún día, "se convierta este residuo en la carcasa de un coche".
Nota: Este artículo ha sido traducido utilizando un sistema informático sin intervención humana. LUMITOS ofrece estas traducciones automáticas para presentar una gama más amplia de noticias de actualidad. Como este artículo ha sido traducido con traducción automática, es posible que contenga errores de vocabulario, sintaxis o gramática. El artículo original en Inglés se puede encontrar aquí.
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