Propiedades de Materiales Compuestos con Nanotubos de Carbono mediante Enfoque Multi-Escala

Abstract

Los compuestos de matriz polimérica reforzados con nanotubos de carbono (CNT) han atraído considerablemente la atención en la ingeniería de materiales. Debido a su gran superficie y a las pequeñas distancias intercapas, los nanoelementos, en principio, pueden alterar las propiedades de la matriz polimérica debido a cambios en la morfología del polímero y la conformación de las cadenas. Tanto el diseño como la fabricación de estos materiales se realizan en la escala nanométrica con el fin de obtener una alta prestación a escala macroscópica. El problema de elegir un modelo estructural correcto para un nanocompuesto representa aún un verdadero desafío para la mecánica ya que los modelos desarrollados a nivel de mecánica cuántica o molecular tienen un costo computacional altísimo si se los quiere usar a escala estructural. En este trabajo se analiza mediante un modelo multi-escala inplementado en MATLABR , la respuesta mecánica del compuesto de matriz epoxy con nanotubos de carbono y se comparan los resultados obtenidos utilizando homogeinización numérica con algunos resultados experimentales. Se analiza el comportamiento de una celda básica de matriz epoxy (elemento de volumen representativo o RVE), con distintas proporciones y propiedades de nanotubos de carbono, buscando además determinar el tamaño óptimo de dicha celda. Se pretende obtener resultados que permitan analizar el efecto de la proporción de nanotubos y características de los mismos a la vez de evaluar la bondad de los distintos enfoques numéricos desarrollados, buscando siempre un bajo costo computacional.