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La vulcanización se refiere a un proceso específico de curado del caucho que implica un alto calor y la adición de azufre. Es un proceso químico en el que las moléculas de polímero se unen a otras moléculas de polímero mediante puentes atómicos compuestos por átomos de azufre. El resultado final es que las moléculas de caucho elástico se reticulan en mayor o menor medida. Esto hace que el material a granel sea más duro, mucho más duradero y también más resistente a los ataques químicos. También hace que la superficie del material sea más suave y evita que se pegue a los catalizadores químicos de metal o plástico.
El caucho natural sin curar es pegajoso y puede deformarse fácilmente cuando está caliente, y es frágil cuando está frío. En este estado no puede utilizarse para fabricar artículos con un buen nivel de elasticidad (donde la elasticidad se define como la posibilidad de volver a la forma original tras una deformación). La razón de la deformación no elástica del caucho no vulcanizado se encuentra en su naturaleza química: el caucho está formado por largas cadenas de polímeros. Estas cadenas de polímeros pueden moverse independientemente unas de otras, lo que provoca un cambio de forma irreversible. En el proceso de vulcanización se forman enlaces cruzados entre las cadenas de polímero, por lo que éstas ya no pueden moverse de forma independiente. Como resultado, cuando se aplica una tensión, el caucho vulcanizado se deforma, pero al liberar la tensión, el artículo de caucho vuelve a su forma original.
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donde ν es la densidad de reticulación (mol/g), Mc es el peso molecular medio entre los puntos de reticulación (g/mol), νr es la fracción de volumen de caucho en el gel hinchado en el equilibrio dado por la ecuación (2), vs es el volumen molar del disolvente (cm3/mol), ρ es la densidad de la muestra de caucho (g/cm3), y χ es el parámetro de interacción polímero-disolvente.
vr=wdry-wfillerρrubberwdry-wfillerρrubber+wswollen-wdryρsolvent(2)En esta ecuación, wdry es el peso de la muestra seca, wfiller es el peso del relleno en la muestra seca, wswollen es el peso de la muestra hinchada, ρrubber es la densidad del caucho, y ρsolvent es la densidad del disolvente.
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Las ruedas son uno de los mayores inventos de la historia de la civilización humana y han permitido mejorar considerablemente la eficacia del trabajo y la liberación de la fuerza productiva. El mundo entero se monta sobre ruedas y avanza a toda velocidad. Los neumáticos son los únicos componentes funcionales vitales de los vehículos que están en contacto directo con el suelo y desempeñan las funciones cruciales de soportar la carga del vehículo, transferir la potencia, frenar, absorber los impactos y mantener y cambiar la dirección de la conducción. Desde que se inventaron los neumáticos de caucho, han experimentado varios avances técnicos y teóricos; mientras tanto, el rápido desarrollo de la industria del automóvil y de las carreteras exige que los neumáticos sean uno de los productos poliméricos de máximo rendimiento y de mayor nivel tecnológico. Sin embargo, el desarrollo social y los problemas medioambientales, como el creciente consumo de energía, el aumento de los accidentes de seguridad y la gran cantidad de residuos de neumáticos debido a su corta vida útil, hacen que el desarrollo de la industria del neumático sea más exigente.
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El reciclaje de residuos peligrosos para producir productos de valor añadido se está convirtiendo en algo esencial para el progreso sostenible de nuestra sociedad. En este caso, se sintetiza carbono altamente poroso (1625 m2/g-1) utilizando neumáticos de desecho como precursor y se utiliza como electrodo de supercondensador. La estrecha distribución del tamaño de los poros (PSD) y la elevada área superficial dieron lugar a una buena capacidad de almacenamiento de carga, especialmente cuando se utilizó como nano andamio tridimensional para polimerizar la polianilina (PANI/TC). La película compuesta era muy flexible, conductiva y presentaba una capacitancia de 480 F/g-1 a 1 mV/s-1 con una excelente retención de la capacitancia de hasta el 98% tras 10.000 ciclos de carga/descarga. La alta capacitancia y la larga duración de los ciclos se atribuyeron a las cortas vías de difusión, al recubrimiento uniforme de PANI y al estrecho confinamiento del PANI en los poros interiores del carbono derivado de los neumáticos a través de las interacciones, lo que minimizó la degradación del PANI durante los ciclos. Aquí, anticipamos que la misma estrategia puede aplicarse para depositar otros materiales pseudocapacitivos con TC de bajo coste para conseguir un rendimiento electroquímico aún mayor y una vida útil más larga, un reto clave para los polímeros redox activos.