Modelación Multiescala del Comportamiento Mecánico de Polímeros Reforzados con Nanotubos de Carbón de Pared Sencilla

En el desarrollo del presente trabajo de investigación, se puso especial énfasis en consolidar una teoría que permita relacionar el comportamiento de materiales poliméricos compuestos con nanotubos de carbón desde el continuo hasta el nivel atomístico. Como es de esperarse, las teorías que son factibles de aplicar en el continuo de un material en general no pueden desempeñarse igual en escalas nanoscopicas. Por lo anterior, es necesario recurrir a los aspectos energéticos asociados con los diversos fenómenos físicos que caracterizan el comportamiento de estos materiales. En este sentido, se desarrolló un modelo multiescala en el cual se consolidan diversos principios físicos que en conjunto con modelos mecanísticos han permitido caracterizar el comportamiento de estos materiales cuando son sometidos a diversos estados de carga. En particular, en este trabajo el modelo fue calibrado vía pruebas de tensión simple en materiales tales como el polietileno (PE), el policarbonato (PC) y el Acrilonitrilobutatieno-estireno (ABS) reforzados con nanotubos de carbón de pared sencilla. Algunas de las ventajas inherentes al modelo desarrollado están asociadas con el nÚmero de parámetros que este requiere para predecir teóricamente el comportamiento del compuesto en tensión simple. Además, con la teoría de campo medio de Mori-Tanaka, proveniente de la micromecánica, es posible determinar el tensor de rigidez equivalente del material compuesto considerando que los nanotubos de carbón de pared sencilla (SWCNT's) pueden estar alineados o bien tener orientaciones aleatorias. La sencillez del modelo así como su buen nivel de predicción de los resultados experimentales, sienta las bases para que este sea utilizado en el diseño y desarrollo de componentes estructurales para diversas aplicaciones ingenieriles