Un equipo de investigación liderado por el profesor Zhu Jin del Instituto de Tecnología y Ingeniería de Materiales de Ningbo (NIMTE) de la Academia China de Ciencias (CAS) ha desarrollado un innovador nanocompuesto de poliéster bio-basado, que destaca por su alto rendimiento y reprocesabilidad. Este avance se ha publicado en la revista Nano-Micro Letters.
Los materiales renovables y bio-basados se presentan como una solución sostenible para reemplazar los plásticos tradicionales, contribuyendo así a mitigar la crisis energética global y la contaminación ambiental. En particular, los poliésteres basados en ácido 2,5-furanodicarboxílico (FDCA) se perfilan como candidatos prometedores para materiales de embalaje sostenibles y reciclables.
No obstante, las propiedades generales de estos poliésteres bio-basados aún no alcanzan las de los plásticos petroquímicos, lo que se debe principalmente a limitaciones en el diseño molecular y microestructural. Para abordar esta problemática, los investigadores han utilizado nanosheets de MXene bidimensionales para encapsular fibras de nanotubos de carbono (CNT) unidimensionales, creando heteroestructuras dendríticas MXene@CNT que mejoran la dispersión y estabilidad estructural.
Desarrollo y Propiedades del Nanocompuesto MCP
La síntesis del nanocompuesto MXene@CNT/PBF (MCP) se llevó a cabo mediante polimerización catalítica in situ y prensado en caliente, integrando la estructura dendrítica de MXene@CNT en una matriz de poli-butileno furandicarboxilato (PBF). Gracias a su estructura de disipación de energía a múltiples escalas, el nanocompuesto MCP ha logrado propiedades mecánicas sobresalientes, con una resistencia de aproximadamente 101 MPa, rigidez de alrededor de 3.1 GPa y tenacidad de aproximadamente 130 MJ m-3.
Al compararlo con diversos materiales bio-basados y plásticos comerciales, el nanocompuesto MCP muestra resistencia a la luz UV, a disolventes y una mejoría en el rendimiento de barrera contra gases como O2, CO2 y H2O. Es destacable que el nanocompuesto retiene el 90% de su resistencia tras cinco ciclos de reciclaje.
La estrategia de integración de la catálisis y el refuerzo interfacial presentada en este estudio abre nuevas vías para el avance de materiales de poliéster de alto rendimiento. Este nanocompuesto multifuncional bio-basado MCP se erige como una alternativa sostenible viable a los plásticos derivados del petróleo, especialmente en aplicaciones de embalaje e ingeniería, representando un paso significativo hacia la consecución de los objetivos de neutralidad de carbono.
Más información:
Hao Wang et al, Robust and Reprocessable Biorenewable Polyester Nanocomposites In Situ Catalyzed and Reinforced by Dendritic MXene@CNT Heterostructure, Nano-Micro Letters (2025). DOI: 10.1007/s40820-025-01682-8
Proporcionado por
Academia China de Ciencias
