Polímeros reforzados con grafeno listos para su comercialización
Hasta el momento, el grafeno sigue siendo lo suficientemente caro como para desalentar su incorporación a gran escala en productos comerciales. No obstante, esto no ha impedido que investigadores de diferentes puntos de Europa avancen en el desarrollo de materiales y técnicas de producción que pueden despertar el interés de la industria a medida que se disponga de lotes mayores de grafeno a un precio más reducido. El proyecto POLYGRAPH (Up-Scaled Production of Graphene Reinforced Thermosetting Polymers for Composite, Coating and Adhesive Applications) es una de esas empresas pioneras. Reuniendo a catorce socios, que incluyen pequeñas y medianas empresas (pymes), empresas, universidades y un centro de investigación, el proyecto se propuso suministrar cantidades industriales de polímeros termoendurecibles reforzados con grafeno. «Intentamos buscar nuevos modos de mejorar las propiedades eléctricas y termomecánicas de los materiales de recubrimiento, los aditivos y los compuestos», explica Maria Konstantakopoulou, ingeniera de desarrollo en la empresa coordinadora del proyecto Coventive Composites. Una vez definidos los objetivos de rendimiento, el equipo seleccionó los polímeros adecuados, determinó una gama de grados de grafeno y grafito, e identificó las técnicas de dispersión y exfoliación adecuadas que podrían llegar a permitirles ampliar la producción, mientras se garantiza que el grafeno queda debidamente distribuido en el producto final. Tal como explica el coordinador de POLYGRAPH, Ben Hargreaves, la idea era que la producción fuese «de una escala que resultase viable para otras empresas, de modo que pudieran plantearse integrar nuestra solución en sus productos actuales o futuros». La conversión a gran escala de materiales compuestos sigue siendo un obstáculo para que el mercado los adopte. Cuando los socios del proyecto lograron producir cantidades de hasta unos 100 kg de grafito y de 25 kg de grafeno por lote, surgieron nuevas posibilidades. El consorcio del proyecto produjo muchos materiales compuestos diferentes que se evaluaron para comprobar sus propiedades mecánicas y su conductividad eléctrica. Los compuestos, adhesivos y materiales de recubrimiento más prometedores se utilizaron en piezas de demostradores, en particular en un elemento estructural aeroespacial, un elemento de carenado/radomo aeroespacial con recubrimiento y un panel para el respaldo de asientos en automóviles. Las ventajas incluyen un mejor comportamiento estructural, reducción del peso, estética, propiedades eléctricas y capacidades pirorretardantes. «Una de las principales ventajas de los compuestos reforzados con grafeno obtenidos mediante este proceso de investigación y desarrollo radica en sus propiedades eléctricas, por lo que son aptos para el blindaje contra interferencias electromagnéticas o el deshielo de turbinas eólicas», señala Konstantakopoulou. A la espera de la oportunidad adecuada Gary Foster, que actuó como gestor de proyecto en POLYGRAPH, explica que las perspectivas comerciales varían considerablemente para cada uno de los tres materiales. «En lo relativo al recubrimiento, el socio del proyecto HMG Paints puede pasar prácticamente de forma directa a la fase de producción porque lo que hemos desarrollado no dista demasiado de los productos que venden en la actualidad. Los adhesivos, por otro lado, son algo más delicados en cuanto al precio. No quiere decir que nuestros socios no vayan a utilizar dichos materiales, sino que simplemente esperarán por el momento adecuado, cuando los consumidores busquen ese producto». El tercer producto, una fibra compuesta preimpregnada o «prepreg», era especialmente importante para Coventive Composites, como destaca Hargreaves: «Inicialmente no estaba previsto que el desarrollo de prepregs durante el proyecto tuviese tanto peso como ha acabado teniendo. Estudiamos también otras técnicas de producción, como la infusión, pero los primeros resultados nos dejaron patente que el prepreg iba a ser la técnica óptima». Tanto él como Foster coinciden en que ahora la empresa debería centrarse en encontrar el nicho de mercado adecuado para este compuesto y esforzarse por determinar qué necesitan los clientes potenciales y cómo se puede refinar el producto para satisfacer sus expectativas. Hasta entonces, el equipo estudiará la evolución del grafeno. «Es necesario cierto nivel de generalización», explica Foster. «Por ejemplo, si queremos utilizar nuestro producto en el sector aeroespacial, los clientes deben disponer de ciertos datos básicos de los productores de grafeno que, en la actualidad, no podemos suministrarles. Son obstáculos que escapan a nuestra competencia». Teniendo esto presente, el consorcio de POLYGRAPH ha estado colaborando estrechamente con la iniciativa Graphene Flagship, estableciendo un vínculo entre el mundo académico y la industria para que el primero pueda investigar el mejor modo de satisfacer las necesidades del sector. En última instancia, esto permitiría a Coventive Composites comercializar soluciones innovadoras para el blindaje contra interferencias electromagnéticas o el deshielo de las aspas de las turbinas eólicas.
Palabras clave
POLYGRAPH, grafeno, materiales de recubrimiento, adhesivos, prepreg, compuestos, polímeros termoendurecibles
