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Desarrollo de materiales de alta conductividad eléctrica mediante la adición de nanopartículas

El objetivo del proyecto fue el desarrollar polímeros conductores para disipar la carga estática mediante la adición de nanocargas conductoras. Esto constituye en la actualidad un campo muy activo de investigación, pero pese al esfuerzo realizado hasta la fecha todavía existen aspectos básicos no resueltos. De este modo uno de los retos que se propuso solventar con este proyecto fue que las tecnologías de fabricación sean capaces de distribuir estas nanocargas uniformemente en la matriz.

Los materiales poliméricos son por si mismos aislantes, no conducen la electricidad y por tanto acumulan cargas electrostáticas. Este hecho puede suponer un inconveniente en cuanto a su utilización, como por ejemplo, en el caso de suelos laminados donde las cargas electrostáticas, además de las consabidas molestias y peligro de incendios o explosiones, generan acumulación de polvo en las superficies.

El proyecto consistió en el desarrollo de materiales conductores, mediante la adición de nanocargas conductoras a polímeros intrínsecamente aislantes, con objeto de mejorar las propiedades eléctricas/conductoras de dichos materiales. Los materiales se desarrollaron para el sector de la construcción y el hábitat, en especial para suelos laminados y cerramientos interiores, donde la disipación de carga estática y las zonas de acumulación de polvo son de vital importancia.

Actualmente los aditivos conductores empleados para incrementar la conductividad de los polímeros aislantes tienen sus limitaciones. Por ejemplo, los aditivos antiestáticos dejan de ser efectivos en humedades ambientales menores al 50%, no son estables térmicamente y se extraen fácilmente en contacto con agua. Otros aditivos conductores como el grafito y negro de humo sacrifican la transparencia del producto acabado y el color del producto final. Asimismo las cargas metálicas o fibras de acero aumentan el efecto abrasivo de los metales, además de dificultar la procesabilidad del polímero debido a la alta viscosidad. En cambio, el uso de materiales con una alta área específica como las nanocargas, nanofibras o nanotubos que se utilizaron en el proyecto, permite trabajar a bajas concentraciones, pero proporcionando una alta conductividad eléctrica al compuesto.

De este modo, en el proyecto se planteó una vía para la mejora de las propiedades conductoras de matrices poliméricas mediante la incorporación de nanocargas, sin mermar las propiedades mecánicas del producto, ya que el uso de materiales conductores con una alta área específica permite trabajar a bajas concentraciones para llegar al umbral de percolación para la conducción eléctrica del compuesto.

Para ello se realizó una selección de matrices termoplásticas y termoestables las cuales se cargaron con nanocargas conductoras de distinta naturaleza, tamaños de partícula y porcentajes. Se estudiaron tanto las de naturaleza carbonosa como nuevos desarrollos en nanometales. Con ello se obtuvieron piezas de alta conductividad superficial que puedan ser empleadas para paneles, perfiles, suelos y laminados para el sector de la construcción y hábitat.

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