2.5 Comentarios finales: retos y oportunidades

ambientalmente sostenibles y biodegradables, no obstante, el reto de la ciencia e ingeniería de los materiales se concentra en no sacrificar las propiedades mecánicas de los PMC con el uso de este tipo de fibras. Las fibras naturales son relativamente débiles, tienen una alta tasa de absorción de agua, baja resistencia al impacto, entre otras desventajas, que pueden superarse mediante el uso de tratamientos fisicoquímicos aplicados a las fibras, mejorando, entre otras cosas, el acople o adherencia entre la fase de refuerzo y la matriz en la zona de interfaz [9], [12]. Como se mencionó anteriormente, una de las aplicaciones avanzadas de los PMC de mayor interés es, sin duda, la industria aeroespacial. Esta industria demanda permanentemente materiales de bajo peso y altísimas prestaciones, no solo mecánicas, sino también térmicas. Los materiales compuestos, en general, desempeñan un papel de gran importancia y se consolidan como la alternativa más eficiente y, dentro de estos, los PMC han jugado un rol clave en el desarrollo de esta industria. Algunas de las aplicaciones de los PMC incluyen el desarrollo de componentes que minimicen la transferencia de calor y la expansión térmica, pero aún más novedoso es su uso en la fabricación de componentes de propulsión sometidos a ambientes ablativos severos, tal y como es el caso de los motores cohete. Dado el interesante uso de los PMC en este campo y los desarrollos propios obtenidos por el Grupo de Investigación en Estudios Aeroespaciales (GIEA) de la Escuela Militar de Aviación (Emavi), en el próximo capítulo abordaremos más en detalle esta novedosa aplicación. 2.5 COMENTARIOS FINALES: RETOS Y OPORTUNIDADES Los materiales compuestos se reconocen como una única oportunidad para conseguir propiedades especiales a partir de la sinergia y combinación entre dos o más materiales. El diseño de un compuesto de matriz polimérica (PMC) abarca el diseño mismo del material y su estructura, SOLO PARA USO ACADÉMICO relacionándose esta última con su procesamiento y desempeño final. Las ventajas de los PMC incluyen la posibilidad de adaptarse a diversos diseños y comportamientos, así como de generar propiedades anisotrópicas con un sin número de posibilidades de reforzamiento y múltiples métodos de procesamiento.

En el caso de los PMC, su excelente comportamiento frente a la corrosión (durabilidad), alta resistencia, buena relación resistencia/peso y gran versatilidad, ha permitido su introducción en diversos campos de la industria y la ingeniería mecánica, adaptándose a diseños y geometrías especiales que son muy complejas de lograr a partir de otro tipo de materiales. Pero como se ha destacado reiteradamente en este capítulo, la posibilidad de ahorro en cuanto al peso de los componentes y piezas es concretamente su mayor ventaja, logrando desplazar en algunas aplicaciones a las aleaciones metálicas. Especialmente, la industria aeroespacial se hace cada vez más eficiente de la mano de los PMC, logrando aumentar la carga paga de las aeronaves con un notable ahorro de combustible. Es por esta razón que la industria aeronáutica ha sido, hasta la fecha, el sector abanderado de los materiales compuestos, específicamente los de matriz polimérica (PMC). Los beneficios de los PMC han abarcado otros sectores como el de las energías renovables (eólica), impulsando la construcción de los aerogeneradores. Igualmente, han impactado otras industrias de transporte terrestre (automoción y ferroviario), así como a la industria deportiva, e incluso el sector de la construcción. Esto significa que los beneficios de los PMC, que marcaron su aceptación en la industria aeroespacial, se trasladan cada vez más a otros campos productivos, en lo que se considera una progresiva y eficiente transferencia tecnológica y científica. Desde el punto de vista de materias primas, las matrices termoestables han gobernado la producción de PMC, sin embargo, los termoplásticos se perfilan como una alternativa a estos, sobre todo por la posibilidad de reprocesamiento o reciclaje, hacia una industria “cero residuos” (economía circular). Hoy en día los polímeros atraviesan por una era de rechazo social, debido al impacto medioambiental que se deriva de su inadecuado uso e incapacidad de adaptar una estrategia mundial entorno al adecuado manejo y gestión de los residuos (posconsumo), impactando, sobre todo, a nuestros SOLO PARA USO ACADÉMICO océanos (generación de islas de plástico). Es por esta razón que el desarrollo de PMC a partir del reciclaje de diversas materias primas, tanto matrices como refuerzos (particulados y fibras), se reconoce como una retribución al impacto medioambiental ya generado y una solución a esta problemática. En

este sentido, el estudio de matrices biodegradables y el uso de fibras naturales en el reforzamiento de PMC surgen como una alternativa. La nanotecnología aplicada a los PMC ha demostrado la mejora de propiedades físicas importantes para algunas industrias en el desarrollo de aplicaciones de gran valor agregado, tal y como es el caso de la ingeniería biomédica (biocompuestos) y la electrónica (compuestos conductores flexibles). En este sentido, la incorporación de nanomateriales, como el grafeno y/o los nanotubos de carbono a los PMC, es una de las tecnologías emergentes de mayor impacto científico en los últimos tiempos. De la mano de la nanotecnología aplicada a los PMC surgen nuevos métodos de procesamiento inmersos en la denominada industria 4.0; este es el caso de la manufactura aditiva o impresión 3D de compuestos de matriz polimérica. Los procesos cada vez más automatizados y adaptables a las necesidades de la industria moderna, especialmente a los ya complejos diseños mecánicos que demanda la industria, han consolidado a esta alternativa de procesamiento como la línea de manufactura de los próximos años. La manufactura aditiva ha sido uno de los desarrollos más recientes y de mayor crecimiento (exponencial), permitiendo un fácil y rápido procesamiento a bajo costo de los PMC. Algunos retos fueron identificados en este capítulo, en lo que respecta a la optimización de las propiedades y/o desempeños de estos PMC, pero sin duda los avances ya obtenidos son promisorios y se consideran como un precursor de múltiples investigaciones y desarrollos científicos alrededor del mundo, utilizando diversas fuentes y tipos de materias primas, incluyendo las matrices termoplásticas y termoestables y los micro-refuerzos, tanto nano-partículas como microfibras, sobre todo las de origen natural tratadas fisicoquímicamente. Uno de los campos de aplicación que demanda propiedades de alto desempeño es el aeroespacial. En general, los materiales poliméricos, y por ende los PMC ordinarios, presentan una limitada temperatura máxima de serviSOLO PARA USO ACADÉMICO cio (<<300 °C) que impide su aplicación directa en esta industria. En efecto, uno de los campos de aplicación más novedosos es la posibilidad de fabricación de componentes de propulsión a partir de PMC, sometidos a un ambiente ablativo severo que demanda de propiedades termo-mecánicas muy