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Anales de Mecánica de la Fractura 25, Vol. 1 (2008)

COMPORTAMIENTO MECÁNICO DE MATERIALES COMPUESTOS NANOREFORZADOS
EPOXI/NANOFIBRAS DE CARBONO

R. Chaos-Morán, M.R. Gude, M.D. Escalera, A. Ureña
Departamento de Ciencia e Ingeniería de Materiales, Escuela Superior de Ciencias Experimentales y Tecnología.
Universidad Rey Juan Carlos,
C/ Tulipán, s/n,
28944 Móstoles. España
e-mail: aurena@urjc.esRESUMEN
El presente trabajo es una primera aproximación al análisis del comportamiento al impacto de materiales compuestos de
matriz polimérica reforzada con nanofibras de carbono, centrando la investigación en la influencia que poseen, sobre
dicho comportamiento, diferentes factores que afectan al nanorefuerzo (estado superficial, proporción) o a la propia
matriz (condición de curado). Se handeterminado las energías de fractura por impacto en péndulo Charpy de una resina
epoxi de DGEBA reforzada con distintas concentraciones de nanofibras de carbono. Los resultados obtenidos, así como
los datos complementarios sobre el comportamiento termomecánico de los materiales determinados por DMTA,
demuestran el enorme efecto que tienen las condiciones de curado sobre las propiedades del materialresultante. Así
mismo, se aprecia una clara influencia del contenido en nanofibras en la estructura de red epoxídica. Esta dependencia
determina que la incorporación de nanofibras sólo incrementa la tenacidad de la matriz en aquellas condiciones de
curado que aseguren la máxima rigidez en la resina.
ABSTRACT
This paper is a first approach to the analysis of the impact properties of an epoxy-carbonnanofiber composite and to the
study of their influential factors which affect to the nanoreinforcement (superficial state, proportion) and to the matrix
(curing state). The obtained results from Charpy impact tests, jointly the analysis of the thermomechanical behaviour of
nanocomposites by DMTA, show a huge influence of the curing conditions on the final impact properties. Beside,
experimentaldata also reveal a strong influence of the carbon nanofibers content in the final structure of the epoxy. This
fact determines that the carbon nanofibers addition produces a toughening effect only on those matrices which had been
cured under conditions which provide maximum stiffness.

PALABRAS CLAVE: nanocomposite, nanofibra de carbono, ensayo de impacto Charpy.

similares o incluso superiores alas fibras de carbono
convencionales.

1. INTRODUCCIÓN
La incorporación de refuerzos de dimensiones
nanométricas en matrices poliméricas es, en la
actualidad, una de las líneas de investigación de mayor
producción científica en el campo de los materiales.
Gran parte de estos trabajos se centran en la mejora de
propiedades mecánicas de las matrices, aprovechando
las espectaculares propiedades de losnanorefuerzos [1,
2].

Las resinas epoxi se caracterizan por ser polímeros que
poseen una buena estabilidad térmica y un amplio
intervalo de rigidez, lo que las hace ser muy útiles en
aplicaciones estructurales para la industria aeronáutica.
No obstante, presentan una baja tolerancia al daño, ya
sea por impacto o por cargas estáticas aplicadas a un
defecto en el seno del material. Laincorporación de
nanofibras de carbono tiene como fin, además de buscar
una mejora en el módulo elástico del material, activar
nuevos mecanismos de consumo de energía durante su
fractura, que no están presentes en la resina original.
Esto supondría una mejora de las propiedades ante
fractura de esta familia de polímeros.

Dentro del grupo de nanoestructuras con aplicaciones
potenciales como nanorefuerzos,resulta interesante
considerar el uso de nanofibras de carbono (CNF) como
posible refuerzo de matrices de naturaleza epoxídica.
Las CNFs se sitúan a medio camino entre los nanotubos
de carbono (CNT) y la fibra de carbono convencional.
Son mucho más baratas que los CNTs y presentan, al
igual que estos, una relación de forma muy elevada.
Además, sus propiedades mecánicas que pueden ser

Sin embargo,...