Los nanotubos de carbono aumentan la fuerza de la puñalada

May 09, 2024

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Las telas que resisten los cortes con cuchillo pueden ayudar a prevenir lesiones y salvar vidas. Pero un cuchillo lo suficientemente afilado o un golpe muy fuerte pueden atravesar algunos de estos materiales. Ahora, los investigadores informan en ACS Applied Nano Materials que los nanotubos de carbono y el poliacrilato fortalecen la aramida convencional para producir tejidos livianos y suaves que brindan una mejor protección. Las aplicaciones incluyen ropa, cascos y plantillas antipuñaladas, así como embalajes resistentes a cortes.

Las armaduras corporales blandas suelen estar hechas de aramida, polietileno de peso molecular ultraalto o tejidos de carbono y vidrio. Su resistencia a la perforación depende, en parte, de la fricción entre las fibras del hilo dentro de estos materiales. Hasta cierto punto, una mayor fricción significa una mayor protección. Los fabricantes pueden aumentar la fricción haciendo ásperas las superficies de las fibras, pero eso requiere un proceso complicado y el rendimiento del producto es bajo. Alternativamente, la fuerza de unión entre los hilos se puede mejorar agregando otro componente, como un fluido espesante transparente (STF) o un recubrimiento de poliuretano (PU). Pero estos tejidos compuestos no pueden satisfacer al mismo tiempo los requisitos de delgadez, flexibilidad y ligereza. Ting-Ting Li, Xing-xiang Zhang y sus colegas querían encontrar otra forma de mejorar el rendimiento y al mismo tiempo satisfacer estos criterios.

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Los investigadores probaron una emulsión de poliacrilato (PAE), STF y PU como recubrimientos sobre tejido de aramida. En pruebas de punzadas simuladas, el tejido de aramida recubierto con PAE superó al material sin recubrimiento utilizado solo o en combinación con STF o PU. Se sabe que los nanotubos de carbono hacen que los compuestos sean más resistentes y agregarlos a aramida/PAE mejora aún más la resistencia al impacto. El equipo dice que esto se debe a que los nanotubos crearon puentes entre las fibras, aumentando así la fricción. Los nanotubos también formaron una fina red protectora que dispersaba la tensión lejos del punto de impacto y ayudaba a prevenir la desintegración de la fibra. Según los investigadores, el nuevo tejido compuesto ligero, flexible y resistente a las perforaciones podría ser útil en aplicaciones militares y civiles.

Referencia: Cai W hua, Li T ting, Zhang X xiang. Tejidos de aramida reforzados con nanotubos de carbono de paredes múltiples carboxílicos y poliacrilato como compuestos flexibles resistentes a pinchazos para aplicaciones antipuñaladas. ACS Appl Nano Mater. 2023;6(7):6334-6344. doi:10.1021/acsanm.3c00738

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