Tendencias en el Desarrollo de Materiales de Fricción para Sistemas de Freno Automotriz: una Revisión de los Últimos Diez Años
DOI:
https://doi.org/10.23857/dc.v11i4.4630Palabras clave:
Materiales de fricción, Frenos automotrices, Emisiones no exhaustivas, Fibras naturales, Sostenibilidad ambientalResumen
La presente investigación tuvo como objetivo analizar las tendencias recientes en el desarrollo de materiales de fricción para sistemas de freno automotriz, considerando simultáneamente su desempeño tribológico, su potencial impacto ambiental y su alineación con las exigencias normativas emergentes. Para ello se realizó una revisión bibliográfica estructurada de 30 artículos científicos de acceso abierto publicados entre 2015 y 2025, recuperados de bases de datos especializadas en ciencia de materiales, ingeniería mecánica, tribología y sostenibilidad. Los resultados muestran una evolución desde formulaciones orientadas principalmente a sustituir el asbesto por residuos agroindustriales y fibras naturales individuales, hacia compuestos más complejos que combinan fibras naturales, cargas minerales y residuos industriales en matrices fenólicas o poliméricas avanzadas. La mayoría de los materiales desarrollados presenta coeficientes de fricción en rangos adecuados para uso automotriz y tasas de desgaste comparables o inferiores a las de pastillas comerciales libres de asbesto, evidenciando que la incorporación controlada de refuerzos de origen natural es técnicamente viable. Sin embargo, sólo una parte de los estudios incorpora de manera explícita la evaluación de emisiones de partículas y la identificación de componentes críticos, y persisten importantes limitaciones asociadas a la falta de estandarización de los protocolos de ensayo y a la escasez de investigaciones contextualizadas en regiones como América Latina. En conjunto, se concluye que la década 2015–2025 ha supuesto avances significativos hacia materiales de fricción más eco-amigables, aunque la transición hacia sistemas de freno plenamente sostenibles requiere estudios integradores que articulen tribología, emisiones, toxicidad, viabilidad económica y regulación.
Citas
Ademoh, N. A., & Olabisi, I. A. (2015). Development and evaluation of maize husks (asbestos-free) based brake pad. Industrial Engineering Letters, 5(2), 21–33. Recuperado de https://www.iiste.org
Afiefudin, M., Nurdin, M. S., & Purwanto, E. (2023). Fabrication and characterization of asbestos-free brake pad using hybrid natural fiber. Automotive Experiences, 6(3), 246–258. https://doi.org/10.31603/ae.9367
Afolabi, M., Abubakre, O., Lawal, S., & Raji, A. (2015). Experimental investigation of palm kernel shell and cow bone reinforced polymer composites for brake pad production. International Journal of Chemistry and Materials Research, 3(2), 27–40. https://doi.org/10.18488/journal.64/2015.3.2/64.2.27.40
Agunsoye, J. O., Bello, S. A., Bamigbaiye, A. A., & Odunmosu, K. A. (2018). Recycled ceramic composite for automobile brake pad application. Journal of Research in Physics, 39(1), 35–46. https://doi.org/10.2478/jrp-2018-0004
Ammar, Z., Adly, M., Abdalakrim, S. Y. H., & Mehanny, S. (2024). Incorporating date palm fibers for sustainable friction composites in vehicle brakes. Scientific Reports, 14, 16321. https://doi.org/10.1038/s41598-024-73275-1
Ayogwu, U. E., Sintali, I., & Bawa, M. (2020). A review on brake pad materials and methods of production. Composite Materials, 4(1), 8–14. https://doi.org/10.11648/j.cm.20200401.12
Dirisu, J. O., Okokpujie, I. P., Apiafi, P. B., Ibhadode, A. O. A., & Ezenwa, S. (2024). Development of eco-friendly brake pads using industrial and agro-waste materials. Journal of Engineering and Applied Science, 71(55), 1–19. https://doi.org/10.1186/s44147-023-00345-y
Esteem, P. L., Ramalingam, V. V., & Kasi, R. K. (2023). Development and tribological characterization of semi-metallic brake pads for automotive applications. The Archives of Automotive Engineering, 101(4), 27–46. https://doi.org/10.14669/AM.VOL101.ART4
Gai, P. F., Adisa, A. B., Aje, T. O., Bawa, M. A., & Mohammed, A. (2021). Wear rate characteristics of basalt-based composites as material for brake pad. Saudi Journal of Engineering and Technology, 6(11), 414–425. https://doi.org/10.36348/sjet.2021.v06i11.006
Gautier di Confiengo, G., Faga, M. G., Straffelini, G., Martini, G., & Bianchi, D. (2022). Ecological transition in the field of brake pad manufacturing. Sustainability, 14(5), 2508. https://doi.org/10.3390/su14052508
Grigoratos, T., & Martini, G. (2015). Brake wear particle emissions: A review. Environmental Science and Pollution Research, 22(4), 2491–2504. https://doi.org/10.1007/s11356-014-3696-8
Idris, U. D., Aigbodion, V. S., Abubakar, I. J., & Nwoye, C. I. (2015). Eco-friendly asbestos free brake-pad: Using banana peels. Journal of King Saud University – Engineering Sciences, 27(2), 185–192. https://doi.org/10.1016/j.jksues.2013.06.006
Ikpambese, K. K., Gundu, D. T., & Tuleun, L. T. (2016). Evaluation of palm kernel fibers (PKFs) for production of asbestos-free automotive brake pads. Journal of King Saud University – Engineering Sciences, 28(1), 110–118. https://doi.org/10.1016/j.jksues.2014.02.001
Ilanko, A. K., & Vijayaraghavan, S. (2016). Wear behavior of asbestos-free eco-friendly composites for automobile brake materials. Friction, 4(2), 144–152. https://doi.org/10.1007/s40544-016-0111-0
Ilie, F., & Cristescu, A.-C. (2022). Tribological behavior of friction materials of a disk-brake pad braking system affected by structural changes—A review. Materials, 15(14), 4745. https://doi.org/10.3390/ma15144745
Ilie, F., & Ctristescu, A. C. (2024). Structural and tribological analysis of brake disc–pad pair material for cars. Applied Sciences, 14(8), 3523. https://doi.org/10.3390/app14083523
Irawan, A. P., Fitriyana, D. F., Tezara, C., Siregar, J. P., Laksmidewi, D., Baskara, G. D., … Hamdan, M. H. M. (2022). Overview of the important factors influencing the performance of eco-friendly brake pads. Polymers, 14(6), 1180. https://doi.org/10.3390/polym14061180
Kumar, S., & Ghosh, S. K. (2020). Porosity and tribological performance analysis on new developed metal matrix composite for brake pad materials. Journal of Manufacturing Processes, 59, 186–204. https://doi.org/10.1016/j.jmapro.2020.09.035
Mgbemena, C. O., Esigie, R. U., Mgbemena, C. E., & Ata, C. M. (2022). Production of low wear friction lining material from agro-industrial wastes. Journal of Engineering and Applied Science, 69(74), 1–17. https://doi.org/10.1186/s44147-022-00130-3
Mutlu, ?., Sugözü, B., & Keskin, A. (2015). The effects of porosity in friction performance of brake pad using waste tire dust. Polímeros: Ciência e Tecnologia, 25(5), 440–446. https://doi.org/10.1590/0104-1428.1860
Naidu, M., Bhosale, A., Gaikwad, M., Salunkhe, S., ?ep, R., & Abouel Nasr, E. (2024). Tribological investigations of hemp reinforced NAO brake friction polymer composites with varying percentage of resin loading. Frontiers in Materials, 11, 1348265. https://doi.org/10.3389/fmats.2024.1348265
Naidu, M., Dharmalingam, S., Bhosale, A., Gaikwad, M., & Salunkhe, S. (2022). Wear and friction analysis of brake pad material using natural hemp fibers. Polymers, 15(1), 188. https://doi.org/10.3390/polym15010188
Nandiyanto, A. B. D., Sadiyyah, H., Abdullah, A. G., & Rahmat, A. (2022). Effect of palm fronds and rice husk composition ratio on the mechanical properties of composite-based brake pad. Moroccan Journal of Chemistry, 10(4), 958–968. Recuperado de https://revues.imist.ma/index.php/morjchem/article/view/34291
Piscitello, A., Bianco, C., Caserini, S., Cernuschi, S., & Pivato, A. (2021). Non-exhaust traffic emissions: Sources, characterization, and mitigation measures. Science of the Total Environment, 766, 144440. https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2020.144440
Rashid, B., Leman, Z., Jawaid, M., Ishak, M. R., & Al-Oqla, F. M. (2017). Eco-friendly composites for brake pads from agro waste: A review. En Encyclopedia of Materials: Composites (Vol. 3, pp. 209–228). Elsevier. https://doi.org/10.1016/B978-0-12-803581-8.10159-6
Saha, D., Majumdar, D., & Majumdar, P. (2023). Challenges pertaining to particulate matter emission of toxic formulations and prospects on using green ingredients for sustainable eco-friendly automotive brake composites. Cleaner Engineering and Technology, 12, 100653. https://doi.org/10.1016/j.clet.2023.100653
Sellami, A., & Elleuch, R. (2023). Green composite friction materials: A review of a new generation of eco-friendly brake materials for sustainability. Environmental Engineering Research, 29(3), 230226. https://doi.org/10.4491/eer.2023.226
Solomon, W. C., Lilly, M. T., & Sodiki, J. I. (2018). Production of asbestos-free brake pad using groundnut shell as filler material. International Journal of Science and Engineering Invention, 4(12), 21–27. https://doi.org/10.23958/ijsei/vol04-i12/116
Sugözü, B. (2018). Tribological properties of brake friction materials containing fly ash. Industrial Lubrication and Tribology, 70(5), 902–906. https://doi.org/10.1108/ILT-04-2017-0100
Yawas, D. S., Aku, S. Y., & Amaren, S. G. (2016). Morphology and properties of periwinkle shell asbestos-free brake pad. Journal of King Saud University – Engineering Sciences, 28(1), 103–109. https://doi.org/10.1016/j.jksues.2013.11.002.
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