MATERIAL AUTORREPARABLE – Polímeros inteligentes


La revista Nature publicó recientemente un artículo en el que asegura que, un grupo de investigadores suizos (Universidad de Friburgo) y norteamericanos, ha desarrollado un material que tiene la capacidad de autorrepararse en menos de un minuto mediante la exposición a la luz ultravioleta.

Se trata de un nuevo polímero (los polímeros se producen por la unión de cientos de miles de moléculas pequeñas denominadas monómeros, que constituyen grandes cadenas de formas diversas) capaz de prolongar la vida útil de numerosos materiales que sufren desgaste por el uso o por roturas accidentales, reparando dichas roturas y arañazos sobre su superficie, simplemente exponiéndolos a la luz ultravioleta.

Algunas de las características de este nuevo material son:

1- La mayoría de los materiales a base de polímeros se reparan mediante el calentamiento directo de la zona afectada, este nuevo material es gomoso y contiene compuestos metálicos que absorben la luz ultravioleta y la convierten en calor localizado, lo que permite la autorreparación.

2- Tiene la ventaja de poder realizar reparaciones justo en el lugar que en el que esté la pieza dañada.

3- El proceso físico químico se produce con la luz ultravioleta que estimula al polímero y transforma en calor la energía absorbida.

Según el autor principal del estudio, Stuart Rowan, profesor de ingeniería macromolecular en la Case Western Reserve University (EE.UU.), estos polímeros tienen “el complejo de Napoleón” : «En realidad, son bastante pequeños, pero están diseñados para comportarse como si fueran grandes».

El nuevo material ha sido creado con un proceso conocido como montaje supramolecular. Los polímeros convencionales se forman con una larga cadena de moléculas con miles de átomos, pero en cambio estos nuevos materiales están compuestos de moléculas pequeñas, reunidas en una cadena de polímeros utilizando iones metálicos como «pegamento molecular». Cuando incide sobre ellos la luz ultravioleta, el material, en principio sólido, se transforma en un líquido que fluye con facilidad. Cuando la luz se apaga, el material se reúne y se solidifica de nuevo, restaurando sus propiedades (el pegamento se deshace, y permite que el material fluya como un líquido y repare las fallas; una vez que se retira la luz, el pegamento vuelve a ubicarse en la cadena y el material se vuelve duro otra vez).

Durante la investigación, se dañaron varias muestras de este material y al aplicar la luz sobre ellos los arañazos se “rellenaron” y desaparecieron en pocos segundos. Además las pruebas demostraron que se puede dañar y reparar la misma zona del material varias veces sin problemas.

Ejemplo de reparación de arañazos en un vehículo:

Este descubrimiento abre un gran abanico de posibilidades para sectores como la Automoción, la Industria y la Construcción.

La Universidad de Mississippi también ha conseguido crear un polímero que podría usar la luz ultravioleta para activar su propiedad de autoreparación.

Está basado en 3 materiales, el principal es el poliuretano, que es un polímero elástico que a su vez tiene bastante resistencia a arañazos y roturas. Por otro lado, para repararlo se usan otros dos componentes, OXE (oxetano) y CHI (chitosan).

El funcionamiento sería el siguiente, cuando el poliuretano se daña, la estructura en forma de anillo del oxetano se abrirá, para crear dos terminales reactivas. Cuando le alcance la luz ultravioleta, esta funcionará como activador para el chitosan, que formará nuevos enlaces con las terminaciones del oxetano y de esta forma reparar las roturas en el polímero. El funcionamiento de este sistema es similar al que tiene el cuerpo humano.

Además, debido a que la mezcla del poliuretano no es sensible a la humedad, las condiciones climáticas secas o húmedas no afectarán el proceso de reparación.

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