La investigación en materiales compuestos sigue avanzando, y un reciente desarrollo del equipo de investigación del Instituto de Ciencia y Tecnología de Corea (KIST), en colaboración con la Universidad Sungkyunkwan, promete revolucionar el uso de epoxis en diversas industrias. Se ha creado una nueva solución de epoxy de un solo componente, denominada «Solución Epoxy/MXene», que exhibe una estabilidad térmica notable y una resistencia al fuego superior.
Los epoxis de dos componentes, que requieren la mezcla de resina y agente de curado antes de su uso, presentan desafíos significativos como errores en la proporción de mezcla y tiempos de trabajo limitados. Además, deben ser utilizados de inmediato tras la mezcla, lo que genera residuos. En respuesta a estas limitaciones, los epoxis de un solo componente han cobrado relevancia. Estos epoxis vienen premezclados, lo que facilita su uso y asegura una calidad consistente sin necesidad de mezclar.
Innovaciones en el diseño de epoxis
Sin embargo, los epoxis convencionales de un solo componente suelen ser estables solo a temperatura ambiente, lo que limita su almacenamiento en condiciones de alta temperatura y los hace propensos a peligros de incendio. La investigación liderada por el Dr. Jaewoo Kim ha abordado estas preocupaciones mediante la introducción de un agente de curado latente que permite la activación del curado bajo condiciones específicas, como la exposición al calor o a la luz ultravioleta. Esta innovación ha logrado una estabilidad de almacenamiento de más de 180 días a 60°C, marcando una mejora significativa en comparación con los productos convencionales, que solo mantienen la estabilidad por aproximadamente 40 días a 25°C.
La solución desarrollada combina resina epoxi, partículas de agente de curado latente basado en imidazol y un material nanométrico bidimensional conocido como MXene. Este último no solo mejora la estabilidad térmica, sino que también optimiza la conductividad eléctrica y la retardancia al fuego del material. Los resultados han demostrado un aumento del 12% en el índice de oxígeno limitado (LOI) y una reducción del 85% en la tasa de liberación de calor pico (pHRR), alcanzando la calificación de retardante de llama V0, lo que representa un avance significativo frente a los productos convencionales.
Además, las propiedades mecánicas del material muestran una mejora del 46% en la resistencia a la tracción y un incremento del 158% en la resistencia al impacto, garantizando tanto estabilidad como durabilidad. Los investigadores atribuyen estas mejoras a la reacción de Diels-Alder del agente de curado latente y las propiedades catalíticas del MXene.
Este epoxy de un solo componente tiene un alto potencial para aplicaciones en adhesivos, recubrimientos y materiales de blindaje electromagnético, siendo especialmente prometedor para la industria de las telecomunicaciones, dispositivos electrónicos y construcción. El equipo de investigación planea aprovechar la alta conductividad eléctrica del MXene para desarrollar compuestos con propiedades de blindaje electromagnético y calefacción Joule, lo que permitirá una amplia gama de aplicaciones industriales y mejorará la competitividad global.
El Dr. Jaewoo Kim afirma que esta tecnología representa un epoxy innovador que logra tanto una alta estabilidad de almacenamiento a altas temperaturas como una excelente retardancia al fuego, haciéndolo altamente aplicable en entornos industriales. Por su parte, el profesor Chongmin Koo resalta que las propiedades únicas del MXene lo hacen versátil para el desarrollo de materiales compuestos con características excepcionales de retardancia al fuego y estabilidad térmica, subrayando la importancia de esta investigación.
