El desenvolupament de tecnologia de calefacció /refrigeració ecològica i el reciclatge de residus plàstics són dos desafiaments socials i industrials clau. Per contribuir a aquests desafiaments, aquest projecte proposa el disseny de compostos a base de cautxú natural (NR) utilitzant cautxú de pneumàtics mòlt (GTR) i nanocristalls de cel·lulosa (CNC) per aplicacions calòriques. Els materials es preparen en un mesclador intern i es vulcanitzen en una impremta calenta. En primer lloc, es van investigar les propietats de cristal·lització induïdes per deformació mitjançant l’aplicació de cicles uniaxials de velocitat de deformació lenta (7 min-1). L’ addició de CNC i GTR donen com a resultat un reforç de les propietats de tracció (augment del mòdul de tracció i de la tensió de ruptura), atribuïts als efectes de reforç d’aquestes partícules, mentre que la tensió de ruptura es manté. A més, les partícules de GTR actuen com agents de nucleació per la cristal·lització induïda per tensió (SIC), com ho demostra el valor baix de la deformació a l’inici de la cristal·lització en els compostos. En segon lloc, es van realitzar cicles a alta velocitat de deformació (2×10² min-1) en condicions quasi adiabàtiques per avaluar les propietats elastocalòriques. Es va trobar que el GTR augmenta la temperatura d’escalfament i manté la temperatura de refrigeració, atribuïdes a l’efecte de nucleació mencionat anteriorment. A més, s’ha demostrat una disminució del temps de difusió tèrmica atribuïda a l’alta conductivitat tèrmica de les càrregues GTR, per qualsevol contingut en CNC. Els compostos NR/GTR/CNC mostren propietats eC millorades en comparació amb el NR pur. L’ús de materials tant naturals com reciclats fa que aquests compostos elastocalòrics siguin solucions ecològiques prometedores per a tecnologies alternatives de calefacció/refrigeració, en comparació amb la tecnologia convencional de compressió de vapor.El desarrollo de tecnología de calefacción/refrigeración ecológica y el reciclaje de residuos plásticos son dos desafíos sociales e industriales cruciales. Para contribuir a estos desafíos, este proyecto propone el diseño de compuestos a base de caucho natural (NR) utilizando caucho de neumático molido (GTR) y nanocristales de celulosa (CNC) para aplicaciones calóricas. Los materiales se prepararon en un mezclador interno y se vulcanizaron en una prensa caliente. En primer lugar, se investigaron las propiedades de cristalización inducidas por tracción y deformación mediante la aplicación de ciclos uniaxiales de velocidad de deformación lenta (7 min-1). La adición de CNC y GTR en la matriz de caucho natural dan como resultado un refuerzo de las propiedades de tracción (aumento del módulo de tracción y de la tensión de rotura), atribuidos a los efectos de refuerzo de estas partículas, mientras que la tensión de rotura se mantiene. Además, las partículas de GTR actúan como agentes de nucleación para la cristalización inducida por tensión (SIC), como lo demuestra una baja deformación al inicio de la cristalización en los compuestos. En segundo lugar, se realizaron ciclos a alta velocidad de deformación (2×10² min-1) en condiciones casi adiabáticas para evaluar las propiedades elastocalóricas. Se encontró que el GTR aumenta la temperatura de calentamiento y mantiene la temperatura de enfriamiento atribuido al efecto de nucleación mencionado anteriormente. Una disminución del tiempo de difusión térmica atribuida a la alta conductividad térmica de las cargas GTR se ha observado, independiente del contenido en CNC. Los compuestos NR/GTR/CNC muestran propiedades eC mejoradas en comparación con el NR puro. El uso de materiales tanto naturales como reciclados hace que estos compuestos elastocalóricos sean soluciones ecológicas prometedoras para tecnologías alternativas de calefacción/refrigeración, en comparación con la tecnología convencional de compresión de vapor.The development of eco-friendly heating/cooling technology and the recycling of waste plastics are two crucial societal and industrial challenges. To contribute to these challenges, this project proposes the design of natural rubber (NR)-based composites using ground tyre rubber (GTR) and cellulose nanocrystals (CNC) for caloric applications. The materials were prepared by blending in an internal mixer and vulcanized using dicumyl peroxide (DCP). First, the tensile and strain induced crystallization properties were investigated by applying slow strain rate uniaxial cycles (7 min-1). The addition of CNC and GTR both result in a reinforcement of tensile properties (tensile modulus and stress at break), that we ascribed to the reinforcing effects of these fillers, while the strain at break is maintained. GTR fillers also act as nucleating agents for the strain induced crystallization (SIC), as demonstrated by the decrease of strain at crystallization onset in the composites as compared to neat NR. Second, cycles were performed at high strain rate (2×10² min-1) near adiabatic conditions to evaluate elastocaloric properties. GTR were found to increase the heating temperature and to maintain the cooling temperature, owing the above-mentioned nucleation effect. Moreover, a decrease of the thermal diffusion time ascribed to the high thermal conductivity of the GTR fillers due to their high content of carbon black was observed, at various CNC content. The NR/GTR/CNC composites show improved eC properties as compared to neat NR. The use of both natural and recycled materials makes these elastocaloric composites promising eco-friendly solutions for alternative heating/cooling technology, as compared to conventional vapor-compression technology.IncomingObjectius de Desenvolupament Sostenible::12 - Producció i Consum Responsable
