Espuma reticulada

La espuma reticulada es una espuma sólida muy porosa y de baja densidad . El término «reticulada» significa que tiene forma de red . Las espumas reticuladas son extremadamente abiertas, es decir, presentan pocas burbujas intactas o ventanas celulares. En contraste, la espuma formada por burbujas de jabón se compone únicamente de burbujas intactas (totalmente cerradas). En una espuma reticulada, solo permanecen los límites lineales donde se encuentran las burbujas ( bordes de meseta ).

El componente sólido de una espuma reticulada puede ser un polímero orgánico como el poliuretano , una cerámica o un metal . Estos materiales se utilizan en una amplia gama de aplicaciones donde se requiere alta porosidad y gran superficie , incluyendo filtros , soportes de catalizadores , insertos para tanques de combustible y cubiertas de altavoces .

Aún se está desarrollando una descripción de la estructura de las espumas reticuladas. Si bien las leyes de Plateau , que rigen la forma de las películas de jabón en las espumas, se desarrollaron en el siglo XIX, la descripción matemática de la estructura sigue siendo objeto de debate. La estructura de Weaire-Phelan generada por computadora es la más reciente. En una espuma reticulada, solo permanecen los bordes de los poliedros ; las caras están ausentes. En la espuma reticulada comercial, se elimina hasta el 98% de las caras. El dodecaedro se suele considerar la unidad básica para estas espumas, ^{[ 1 ]} pero la forma más representativa es un poliedro con 13 caras. ^{[ 2 ] [ 3 ]} El tamaño de celda y su distribución son parámetros críticos para la mayoría de las aplicaciones. La porosidad suele ser del 95%, pero puede llegar hasta el 98%. ^{[ 4 ]} La reticulación afecta a muchas de las propiedades físicas de una espuma. Normalmente, la resistencia a la compresión disminuye, mientras que las propiedades de tracción, como la elongación y la resistencia al desgarro, aumentan. ^{[ 5 ]}

A Robert A. Volz se le atribuye el descubrimiento del primer proceso para fabricar espuma de poliuretano reticulada en 1956, mientras trabajaba para la Scott Paper Company . ^{[ 6 ]} La producción de espuma de poliuretano reticulada es un proceso de dos pasos que comienza con la creación de espuma de poliuretano convencional (de celda cerrada), después de la cual se eliminan las caras de las celdas (o "ventanas"). Para ello, se aprovecha el hecho de que la mayor superficie y la menor masa de las caras de las celdas en comparación con los puntales (o bordes) de las celdas las hacen mucho más susceptibles tanto a la combustión como a la degradación química. Así, la espuma de celda cerrada se llena con un gas combustible como el hidrógeno y se enciende en condiciones controladas, o se expone a una solución de hidróxido de sodio para degradar químicamente la espuma, lo que eliminará las ventanas de las celdas sin dañar los bordes. ^{[ 7 ]}

Las espumas cerámicas reticuladas se fabrican recubriendo una espuma de poliuretano reticulada con una suspensión acuosa de polvo cerámico, calentando el material para primero evaporar el agua, luego fusionar las partículas cerámicas y finalmente quemar el polímero orgánico. ^{[ 4 ]}

La espuma metálica reticulada también puede fabricarse utilizando espuma de poliuretano como plantilla, de forma similar a como se usa en las espumas cerámicas. Los metales pueden depositarse por vaporización sobre la espuma de poliuretano y luego quemar el polímero orgánico. ^{[ 8 ]}

Las espumas reticuladas se utilizan cuando la porosidad, la superficie y la baja densidad son importantes.

• Marionetas (como los cuerpos/caras/manos de Los Muppets )
• Almohadillas humidificadoras
• Filtros de aire acondicionado ^{[ 9 ]}
• Depuradores
• Filtros cerámicos para filtrar metal fundido ^{[ 9 ]}
• Filtros para vehículos y bacterias
• Rejillas de altavoces ^{[ 9 ]}
• Mascarilla facial y compresas
• Cojines de exterior
• Asientos marinos
• Aplicadores de betún para zapatos y cosméticos ^{[ 9 ]}
• Cartuchos de inyección de tinta ^{[ 9 ]}
• Acuicultura (purificación del agua) ^{[ 10 ]}
• Sistema antisalpicaduras para el llenado de tanques de combustible de aeronaves (como el A-10 Thunderbolt II ) ^{[ 11 ]} y coches de carreras ^{[ 12 ].}

• Proceso de reticulación, FXI archivado el 1 de marzo de 2015 en Wayback Machine