Investigadores han desarrollado un recubrimiento multifuncional de protección contra incendios que no solo protege los materiales frente a temperaturas extremas, sino que también proporciona una alerta temprana ante un incendio y puede reciclarse para fabricar nuevos materiales ignífugos al final de su vida útil.

El trabajo, publicado en la revista Polymer Degradation and Stability, demuestra una estrategia prometedora para integrar seguridad contra incendios, sostenibilidad y circularidad en un único sistema material.

El estudio se centra en el desarrollo de un innovador recubrimiento basado en resina epoxi que incorpora un retardante de llama intumescente de origen biológico derivado del ácido fítico, junto con óxido de grafeno (GO).

Mediante una cuidadosa ingeniería de las interacciones entre el componente retardante de llama y la matriz polimérica, investigadores de IMDEA Materiales, la Universidad Politécnica de Madrid (UPM), la Universidad de Pekín y la Universidad China Jiliang lograron crear un recubrimiento capaz de ofrecer múltiples funcionalidades manteniendo un excelente rendimiento frente al fuego.

Los recubrimientos de protección contra incendios desempeñan un papel fundamental en la protección de infraestructuras, sistemas de transporte y equipos industriales. Sin embargo, los recubrimientos convencionales suelen diseñarse con un único objetivo: retrasar la transferencia de calor y el fallo estructural durante un incendio.

El nuevo sistema adopta un enfoque más amplio al integrar tres funciones clave en un mismo recubrimiento: protección frente al fuego, alerta temprana de incendio y reciclaje y reutilización del material.

Esta multifuncionalidad se consiguió mediante la combinación de un retardante de llama reactivo derivado del ácido fítico, denominado PAMA, con óxido de grafeno dispersado en una red de resina epoxi. Cuando se evaluó sobre sustratos de aluminio expuestos directamente a una llama de 1.200 °C, las muestras recubiertas mostraron una notable capacidad de protección térmica.

Tras 15 minutos de exposición a la llama, la temperatura en la cara opuesta del aluminio recubierto se mantuvo por debajo de los 400 °C. En contraste, una placa de aluminio sin protección sufrió una perforación completa por combustión en aproximadamente dos minutos.

Este elevado nivel de protección se debe a la capacidad del recubrimiento para formar una capa carbonosa aislante y resistente durante la combustión. Esta capa actúa como barrera, ralentizando la transferencia de calor y ayudando a preservar la integridad estructural del material subyacente.

Más allá de la protección térmica, el recubrimiento también puede funcionar como un sistema activo de alerta temprana de incendios.

El óxido de grafeno desempeña un papel central en esta funcionalidad. Bajo la exposición a la llama, el material experimenta una rápida transición inducida por la temperatura en su conductividad eléctrica. Este cambio puede utilizarse para activar una señal de alarma en aproximadamente 3,5 segundos, proporcionando una valiosa advertencia temprana antes de que se produzcan daños graves.

La integración de protección pasiva contra incendios y detección activa en un único recubrimiento representa un importante avance hacia materiales inteligentes más seguros para edificios, dispositivos electrónicos y aplicaciones industriales.

El tercer aspecto destacado de esta investigación es su enfoque en la sostenibilidad.

En lugar de considerar los recubrimientos al final de su vida útil como residuos, los investigadores demostraron que el material puede procesarse mecánicamente para obtener un polvo reciclado apto para su reutilización. De forma significativa, el material recuperado conserva estructuras que contienen nitrógeno, fósforo y silicio, las cuales favorecen la formación de capas carbonosas protectoras y mejoran la resistencia al fuego.

Posteriormente, este polvo reciclado se incorporó a polipropileno junto con polifosfato de amonio, obteniéndose materiales compuestos con excelentes propiedades ignífugas.

El equipo de investigación responsable de estos resultados está formado por Qi Chen, el Dr. Wei Tang, el Dr. José Sánchez del Río, la Dra. Xiaolu Li y el Prof. De-Yi Wang.