Estos materiales se desarrollaron a principios de la década de 1960 como materiales de flotabilidad mejorados para aplicaciones marinas. [8] Otras características llevaron a estos materiales a aplicaciones en vehículos aeroespaciales y de transporte terrestre. [9]
Nikhil Gupta ha avanzado recientemente en la investigación sobre espumas sintácticas .
Características
La adaptabilidad es una de las mayores ventajas de estos materiales. [10] El material de la matriz se puede seleccionar entre casi cualquier metal, polímero o cerámica. Los microglobos están disponibles en una variedad de tamaños y materiales, incluidas microesferas de vidrio , cenósferas , carbono y polímeros. Las espumas más utilizadas y estudiadas son las microesferas de vidrio (en epoxi o polímeros) y las cenósferas o cerámicas [11] (en aluminio). Se puede cambiar la fracción de volumen de los microglobos o utilizar microglobos de diferente densidad efectiva, dependiendo este último de la relación media entre los radios interior y exterior de los microglobos.
Un método de fabricación de espumas sintácticas de baja densidad se basa en el principio de flotabilidad. [12] [13]
Fortaleza
Las propiedades de compresión de las espumas sintácticas, en la mayoría de los casos, dependen en gran medida de las propiedades del material de las partículas de relleno. En general, la resistencia a la compresión del material es proporcional a su densidad. Se informa que las espumas sintácticas cementosas alcanzan valores de resistencia a la compresión superiores a 30 MPa (4,4 ksi) manteniendo densidades inferiores a 1,2 g/cm 3 (0,69 oz/cu in). [14]
El material de la matriz tiene más influencia sobre las propiedades de tracción . La resistencia a la tracción puede mejorarse enormemente mediante un tratamiento químico de la superficie de las partículas, como la silanización , que permite la formación de fuertes enlaces entre las partículas de vidrio y la matriz epoxi. La adición de materiales fibrosos también puede aumentar la resistencia a la tracción. [ cita necesaria ]
También se han investigado las espumas sintácticas cementosas como posibles materiales compuestos estructurales ligeros. Estos materiales incluyen microesferas de vidrio dispersadas en una matriz de pasta de cemento para lograr una estructura de espuma de células cerradas, en lugar de una matriz metálica o polimérica. También se ha probado el rendimiento mecánico de las espumas sintácticas cementosas en condiciones de carga con alta tasa de deformación para evaluar su capacidad de disipación de energía en amortiguadores de choque, paredes explosivas, etc. Bajo estas condiciones de carga, las microesferas de vidrio de las espumas sintácticas cementosas no mostraron un aplastamiento progresivo. . Al final, a diferencia de las espumas sintácticas poliméricas y metálicas, no surgieron como materiales adecuados para aplicaciones de disipación de energía. [15] Las aplicaciones estructurales de las espumas sintácticas incluyen el uso como capa intermedia (es decir, el núcleo) de paneles sándwich .
Aunque las espumas cementosas sintácticas demuestran valores de resistencia específica superiores en comparación con la mayoría de los materiales cementosos convencionales, su fabricación es un desafío. Generalmente, las inclusiones huecas tienden a flotar y segregarse en la pasta de cemento fresco de baja resistencia al corte y alta densidad. Por lo tanto, mantener una microestructura uniforme en todo el material debe lograrse mediante un control estricto de la reología del compuesto . [16] Además, ciertos tipos de microesferas de vidrio pueden provocar una reacción de sílice alcalina . Por lo tanto, se deben considerar y abordar los efectos adversos de esta reacción para garantizar la durabilidad a largo plazo de estos compuestos. [17]
Otras aplicaciones incluyen;
Espumas flotantes de aguas profundas. En 2018 se desarrolló un método para crear cascos de submarinos mediante impresión 3D .
Artículos deportivos como pelotas de bolos, raquetas de tenis y balones de fútbol . [21]
Referencias
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enlaces externos
Medios relacionados con la espuma sintáctica en Wikimedia Commons