Universidad de South Alabama y MHP avanzan tecnología ZT-CFRP respaldada por NASA

El grupo del Profesor Kuang-Ting Hsiao en la Universidad de South Alabama (Atlanta) ha desarrollado recientemente ZT-CFRP, un compuesto plástico innovador enriquecido con nanopartículas y reforzado con fibras de carbono que fue originalmente apoyado por la NASA. Financiado por la Fundación Nacional de Ciencias de EE. UU. (NSF), la universidad ha establecido una asociación de investigación para explotar plenamente el potencial que ofrece el material compuesto avanzado y asegurar que ZT-CFRP pueda llegar a un mercado más amplio rápidamente.

Además de la Universidad de South Alabama, cinco empresas de diversos sectores han participado en la asociación, incluyendo MHP (Atlanta, Georgia, EE. UU.), Porsche Motorsports (California, EE. UU.), UST Mamiya (Fort Worth, Texas, EE. UU.), Hexcel Corp. (Stamford, Connecticut, EE. UU.) y Toray Composite Materials America (Tacoma, Washington, EE. UU.). MHP jugará supuestamente un papel clave en esta colaboración trabajando estrechamente con la universidad para apoyar el diseño de un proceso de producción roll-to-roll para ZT-CFRP, lo que permitirá producir grandes cantidades del material a bajo coste. El proyecto tiene como objetivo llevar ZT-CFRP al mercado para 2024.

"Nuestro colega, el Dr. Sebastian Kirmse, escribió su tesis en la Universidad de South Alabama y, durante este tiempo, participó en la investigación de este nuevo y emocionante compuesto", explica Tobias Hoffmeister, presidente y CEO de MHP Americas Inc. "Cuando Sebastian se unió a MHP a principios de 2020, nos informó sobre la nueva tecnología y nos involucró. Todos estábamos convencidos de que el material compuesto tenía un potencial considerable, desde el principio".

El compuesto plástico, que está enriquecido con nanopartículas orientadas específicamente y reforzado con fibras de carbono, se dice que tiene una serie de propiedades que lo hacen destacar de otros materiales compuestos en este grupo. Las nanofibras de carbono se entrelazan entre las fibras de carbono convencionales en formación de zigzag, produciendo una tela en la que las cargas mecánicas, eléctricas y térmicas se distribuyen en todas las direcciones dentro del compuesto, aumentando significativamente la conductividad del material (especialmente ortogonal a la dirección de la fibra). La universidad señala que esto significa que ZT-CFRP no solo es más ligero que el aluminio y más resistente que el acero, sino también significativamente menos vulnerable a fuerzas mecánicas, como daño por impacto, que los plásticos reforzados con fibra de carbono (CFRP) convencionales.

ZT-CFRP estará disponible tanto en forma de rollo de preimpregnado como de película de resina fina que puede usarse para optimizar materiales preimpregnados tradicionales o para unir adhesivamente dos materiales con conexión mecánica, térmica y eléctrica mejorada y durabilidad.

ZT-CFRP también se dice que abre una amplia gama de aplicaciones potenciales, desde automoción, hasta espacio, hasta deportes como el golf. "Con los coches, por ejemplo, constantemente intentamos garantizar un alto nivel de seguridad para los pasajeros, mientras al mismo tiempo nos esforzamos por reducir peso y así consumo de energía", explica el Dr. Sebastian Kirmse. "ZT-CFRP podría reemplazar al aluminio como material de elección para el chasis. Esto no era posible con plásticos reforzados con fibra de carbono convencionales, especialmente para piezas expuestas a carga térmica aumentada". El nuevo compuesto también podría usarse de manera similar en naves espaciales. Además, se espera que los palos de golf sean más ligeros y potentes con el material. El Dr. Sebastian Kirmse afirma además que, debido a sus propiedades multifuncionales, el material implica un espectro expandido de posibles aplicaciones, que se explorarán durante el proyecto en colaboración con los socios.