Equipe desenvolve plástico de carbono ecológico, resistente ao fogo e ideal para reciclagem - Ciência e Engenharia de Materiais

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sexta-feira, 28 de agosto de 2020

Equipe desenvolve plástico de carbono ecológico, resistente ao fogo e ideal para reciclagem


 Resumo: Uma equipe de pesquisadores desenvolveram um material compósito de fibra de carbono e resina epóxi, que tem como objetivo criar um material capaz de ser reciclado em mais de 99% e ser resistente ao fogo usando ácido tânico de origem vegetal.



O Instituto de Ciência e Tecnologia da Coréia (KIST) anunciou que uma equipe de pesquisa do Instituto de Materiais Compostos Avançados, liderada pelo Dr. Yong Chae Jung, utilizou ácido tânico de origem vegetal para desenvolver um plástico reforçado com fibra de carbono retardante de chama (CFRP), e também apresentou um método para sua reciclagem ecológica. Assim, foi desenvolvido um material compósito reforçado com fibra de carbono.


CFRP é um material compósito que contém fibra de carbono. Esse material é cerca de quatro vezes mais leve que o aço, porém 10 vezes mais forte e é amplamente utilizado nas indústrias aeroespaciais, automotiva, de construção naval e de equipamentos esportivos. Estruturalmente, o CFRP é composto de fibra de carbono e resina epóxi, que desempenham funções neste material compósito semelhantes aos que as barras de reforço e o cimento desempenham nas estruturas de concreto. Para obter rigidez mecânica, a ligação da fibra de carbono e da resina epóxi deve ser forte. Além disso, o CFRP deve ser à prova de fogo, pois é usado para fins relacionados à vida cotidiana, por exemplo, como material de construção. Para induzir essas características no CFRP, algumas vezes é sintetizado com aditivos.


Foi adicionado ao CFRP um retardador de chama de halogênio para efeito à prova de fogo. No entanto, o uso de halogênio na CFRP foi proibido em todo o mundo, pois gera substâncias tóxicas quando incineradas para reciclagem. Assim, a tarefa em questão era tornar o CFRP um retardador de chamas com o uso de um material seguro e não tóxico.


Jung Yong-Chae procurou melhorar a rigidez mecânica e o retardamento de chama do CFRP com ácido tânico. O ácido tânico se transforma em carvão quando queimado, e quando carbonizado funciona como uma barreira que bloqueia a entrada de oxigênio externo. Ao fabricar a resina epóxi a partir de ácido tânico e misturá-la com a fibra de carbono, a equipe de pesquisa do KIST desenvolveu com sucesso um CFRP.


Ao contrário da resina epóxi convencional que é vulnerável ao calor, a resina epóxi feita com ácido tânico é retardadora de chama e não precisa de aditivos. Isso significa que as substâncias tóxicas geradas ao incinerar o CFRP para reciclagem não seriam mais um problema.


Ao dissolver o CFRP na água em um estado de fluido supercrítico, isto é, temperatura e pressão em um nível definido, mais de 99% do CFRP pode ser recuperado sem desempenho reduzido da fibra de carbono. Ao contrário do método de reciclagem por incineração, que queima a resina epóxi, deixando apenas a fibra de carbono incompleta para ser reciclada, esse novo método de reciclagem permite a reciclagem de todos os componentes de um material compósito.


O pesquisador chefe Dr. Jung disse: "Criamos um material compósito com amplas aplicações, que é uma melhoria em relação ao plástico reforçado com fibra de carbono convencional em termos de retardamento de chama, rigidez mecânica e reciclabilidade. Essas características aprimoradas são significativas na medida em que determinam a faixa de aplicação do material compósito ". Ele acrescentou: "Iremos revisar a estrutura deste material para obter ainda mais propriedades aprimoradas e expandir ainda mais o alcance de sua aplicação".



Referência:

Young-O Kim et al, Recyclable, flame-retardant and smoke-suppressing tannic acid-based carbon-fiber-reinforced plastic, Composites Part B: Engineering (2020). DOI: 10.1016/j.compositesb.2020.108173


Redação: Nathielle Harka - UNILA