Resumen de Comportamiento a fatiga de compuestos elastocalóricos a base de caucho natural y reciclado para aplicaciones de calefacción/refrigeración

Nicolas Candau, Adele Zimny, Noel León Albiter, Tobias Martin Abt, María Lluïsa Maspoch Rulduà

• español

  La caracterización del comportamiento a fatiga de materiales elastocalóricos es fundamental para identificar su viabilidad en dispositivos de calefacción/refrigeración. El caucho natural (NR) es un material elastocalórico prometedor ya que requiere una tensión mecánica baja (3 MPa) para inducir una variación de temperatura amplia (+/-10 °C). Sin embargo, sería conveniente encontrar soluciones para disminuir la deformación (300%) requerida para inducir el efecto elastocalórico del NR, usando por ejemplo rellenos de refuerzo. Se investigó el comportamiento a fatiga de un compuesto de NR con un porcentaje de caucho proveniente de neumático fuera de uso triturado (GTR). Se determinaron sus propiedades elastocalóricas a través de la medida del intercambio de calor en la superficie de la muestra utilizando una cámara infrarroja. El GTR mostró una capacidad de nucleación de cristalización inducida por deformación en la matriz de NR, lo que explica la aceleración de su efecto elastocalórico con la deformación aplicada. Este resultado se atribuyó a una localización de la deformación en la matriz de NR debida al efecto de refuerzo de las partículas de GTR. Esta investigación puede ser de interés para el diseño de compuestos de caucho elastocalórico a base de residuos para aplicaciones de calefacción/refrigeración con carácter ecológico.

• English

  The characterization of the fatigue behaviour of elastocaloric materials is essential to identify their potential and viability in heating/cooling devices that work under cyclic loading conditions. Natural rubber (NR) is a promising elastocaloric material as it requires low external stress (3 MPa) to induce wide temperature span (+/-10 °C). Nonetheless, solutions are needed to decrease the deformation (300%) required to induce the elastocaloric effect and at the same time to improve the caloric efficiency of NR. A proposed solution is to make use of reinforcing fillers. The fatigue behaviour of NR containing ground tyre rubber (GTR) as fillers and its elastocaloric properties were investigated via the measure of heat exchange at the specimen surface using an infrared camera. The GTR was found to show a nucleating ability on strain induced crystallization in the NR matrix, that partly explains the acceleration of its elastocaloric effect with the applied deformation. This result was attributed to a strain localization in the NR matrix due to weekly deformability of the GTR particles. This investigation would be of interest for the proper design of elastocaloric waste-based rubber composites for eco-friendly heating/cooling applications that require to apply a wide number of mechanical cycles