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Alimatic

Desarrollan una mezcla químico-polimérica para autoreparar plásticos


14/05/2014

Científicos de la Universidad de Illinois han desarrollado un sistema que permite a los plásticos autoregenerarse tras una perforación.

El sistema reproduce el esquema de vasos sanguíneos de los seres vivos y de los coágulos de sangre que se gorman al producirse heridas, de manera que una lámina plástica de 3 mm de grosor consigue regenerar un agujero de 9 mm de diámetro sobre la marcha. Ello es posible a través de una mezcla de dos compuestos químicos que fluyen hacia el desperfecto, de forma automática, hasta que logran rellenarlo. El resultado ofrece una resistencia al impacto del 62% con respecto a la estructura original.

Plástico autoreparable.

La imagen de athan Bajandas muestra el proceso de regeneración.

La solución podría tener interesantes campos de aplicación para la industria aeronáutica y aeroespacial, ya que permitiría, por ejemplo, que alas o elementos de las partes de aeronaves, pudieran regenerarse al sufrir un despecfecto en pleno vuelo, sin intervención humana.

El proceso requiere un sistema vascular para entregar los componentes necesarios para la autoreparación. En este sentido, hace ya algún tiempo que científicos e ingenieros trabajan en el diseño de materiales que permiten remendar pequeños defectos. En algún caso, canales estrechos, similares a los vasos sanguíneos, proporcionan compuestos a base de fibra de vidrio y resinas poliméricas que sellan pequeñas fisuras.

Ahora , los científicos e ingenieros de la Universidad de Illinois, han desarrollado una solución bicomponente que permite rellenar huecos de mayor tamaño. En una primera fase, los investigadores llenaron dos canales paralelos de 330 micrómetros de diámetro con dos mezclas de moléculas orgánicas para formar estructuras sólidas y semisólidas; las mezclas fueron teñidas de rojo y azul. Luego, los investigadores insertaron los canales en una lámina de plástico de 3 milímetros de espesor, y se perforó. Ello provocó que las mezclas de color rojo y azul fluyeran en el agujero casi circular y se mezclaran entre sí. Un catalizador se unió a los dos compuestos en fibras reticuladas, dando como resultado un gel semisólido que llenó el agujero de fuera hacia dentro.

Las fibras de gel formaron una estructura reticular que sirvió de base para el siguiente paso en el proceso de autoregeneración, mediante el apoyo de un tercer compuesto que fluía desde los canales. Este compuesto reacciona para formar polímeros entrecruzados sólidos que rellenaron el agujero y las grietas con una sustancia púrpura. El polímero formó un sello con el plástico transparente original y restauró la mayor parte (62%) de la resistencia del material original.

Como reconocen los autores del sistema, una de las claves fue elegir los productos químicos que reaccionan a diferentes velocidades, porque la red tenía que formarse antes del inicio de la polimerización.

Los autores de este sistema autoregenerador de plásticos aseguran que el mismo puede reparar un agujero de cerca de 1 centímetro de diámetro, con grietas radiales sobre un área de 3,5 centímetros de diámetro. 

A diferencia de una herida humana, que está eventualmente reparada con el mismo tipo de tejido que se perdió originalmente, la composición de polímero del nuevo sistema difiere de la del plástico original. Como resultado, el material reparado es algo más débil que la lámina intacta. En las pruebas realizadas, el material reparador puede absorber sólo cerca del 62 % de la cantidad de energía de un impacto. Los investigadores también tendrán que demostrar que sus reparaciones soportan diferentes condiciones del mundo real, como la variación de humedad y las temperaturas extremas.

*Para más información: https://beckman.illinois.edu/

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