Contribución a la mejora de propiedades en resinas de uso aeronáutico mediante refuerzo con nanopartículas

Resum

Las resinas epoxi termoestables de tipo RTM, son utilizadas frecuentemente como matriz en los materiales compuestos reforzados con fibras (CFRP) en la industria aeronáutica. Recientemente, se han desarrollado materiales a base de resinas epoxi reforzadas mediante nanopartículas. Estos materiales han presentado mejoras en las propiedades mecánicas, térmicas y eléctricas. La mejora efectiva de las propiedades deseadas esta una función directa del tipo de nanopartícula, tamaño, concentración y su distribución en la matriz. Sin embargo, el estudio del comportamiento de la resina epoxi pura bajo diferentes condiciones de carga, es fundamental para el buen entendimiento del comportamiento del conjunto, matriz-refuerzo. Después de todo, la matriz es la precursora de la iniciación y propagación de la grieta. Este estudio está motivado por la necesidad de entender y parametrizar el comportamiento integral de la resina epoxi de tipo RTM de uso aeron'autico. Con el propósito de mejorar la respuesta mecánica y la resistencia a la fractura, se ha explorado la adición de nanopartículas (50 nm al 1% en volumen) en la matriz. En un principio se ha analizado el comportamiento elástico viscoplástico de la resina epoxi pura. Se ha utilizado un modelo que toma en cuenta el ablandamiento y endurecimiento en continua deformación. Se han identificado parámetros de un modelo de zona cohesiva que describe de forma realista el proceso de fractura. Las predicciones de la tenacidad de fractura y la tasa de liberación de energía son satisfactoriamente comparables con los datos experimentales para diferentes radios de entalla. Se ha elaborado un material compuesto a partir de partículas de sílice de 50 nm de diámetro repartidas en la matriz con una fracción en volumen del 1%. Se han explorado los efectos de la introducción de partículas en el comportamiento mecánico y a fractura del material aquí estudiado.