Crean materiales que se reparan a si mismos

En el futuro quizás lo único que necesite para reparar la pintura de su auto será un rayo de sol.


Grieta en el material (FOTO: Marek Urban)
Los investigadores hicieron una grieta en el nuevo material.
Científicos en Estados Unidos crearon un nuevo material que, dicen, puede autoreparar sus roturas y rasguños cuando se le expone a un rayo de luz ultravioleta.
El secreto del material, afirman los investigadores en la revista Science, está en que utiliza moléculas hechas de chitosan, una sustancia natural que se deriva de las conchas y caparazones de crustáceos como el camarón.
Cuando ocurre un rasguño o rotura en el material -que es un poliuretano- la luz ultravioleta puede producir una reacción química que repara el daño.
Los poliuretanos son resinas que tienen muchas propiedades como materiales de alta resistencia.
Se usan comúnmente en productos que van desde muebles hasta trajes de baño, pero hasta la fecha no se había podido mejorar su susceptibilidad al daño mecánico.


Moléculas especiales


Material reparado tras exposición a la luz (FOTO: Marek Urban)
Después de media hora de exposición a rayos UV la grieta logró repararse.
Los investigadores de la Universidad del Sur de Misisipi, lograron diseñar moléculas capaces de unir oxetano (moléculas en forma de anillo) con chitosan.
Posteriormente agregaron estas moléculas a una mezcla estándar de poliuretano.
El daño y los rasguños a una capa de poliuretano pueden dividir los anillos de oxetano, dejando al descubierto "flecos" que pueden reaccionar a la reacción química.
Con la luz ultravioleta que brinda el Sol, las moléculas de chitosan se dividen en dos, uniendo los flecos reactivos del oxetano.
"Estos materiales son capaces de repararse a sí mismos en menos de una hora", afirmó el profesor Marek Urban, director de la escuela de polímeros y materiales de alto rendimiento de la universidad, uno de los autores del estudio.
"Y pueden ser utilizados en muchas aplicaciones de recubrimiento, por ejemplo en las industrias del transporte, paquetería, moda y biomedicina", agregó.
Entre los productos que podrían beneficiarse con este avance, dicen los expertos, están por ejemplo la pintura para autos, telas adhesivas para uso médico y trajes especiales para deporte.
"Un barniz para cubrir los autos podría repararse a sí mismo mientras el vehículo es conducido bajo el sol" dicen los autores.
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.


Enfoque simple


En años recientes han sido desarrollados varios compuestos que se autoreparan.


Autos
El material podría usarse en pintura para autos que se repara con el sol.
Y muchos de éstos dependen de la inclusión de cápsulas o fibras huecas que se rellenan con materiales parecidos al pegamento.
Un rasguño o grieta rompe las cápsulas o fibras y posteriormente el pegamento repara el daño.
Según el profesor Urban, estos enfoques son "bastante elaborados y a menudo no son económicamente viables".
Por el contrario, dice el investigador, el nuevo enfoque sólo requiere agregar una pequeña cantidad de moléculas especiales a la mezcla de poliuretano.
"Todavía nos falta trabajo por hacer", señaló el investigador.
"Pero este estudio demuestra que estamos en el camino correcto y lo demás no será muy complicado".
Y el profesor Urban concluyó que "este compuesto tiene un potencial enorme para mejorar las propiedades de otros materiales".


Científicos en Estados Unidos crearon un plástico que, imitando el proceso de autocuración de la piel humana, es capaz de autorrepararse una y otra vez.



Material autorrepable FOTO: Univerisad de Illinois
El material puede autorreparse cuando sufre una grieta o ruptura.
El material, según los investigadores de la Universidad de Illinois, en Chicago, podría tener múltiples aplicaciones, incluidos implantes médicos autoreparables.
También podría ser usado como material que puede repararse a sí mismo durante vuelos aéreos y espaciales.

"Son materiales de múltiples proyecciones" dijo a BBC Ciencia el profesor Francisco Martínez Díaz, del Departamento de Ciencias de los Materiales de la Facultad de Ciencias Físicas de la Universidad de Chile.
"Por ejemplo en la microelectrónica, en aplicaciones celulares, piel sintética, o en la óptica donde actualmente reparar los lentes de gran tamaño es muy costoso", afirma el experto.

La investigación aparece publicada en la revista Nature Materials.



Vivos
Hace seis años los mismos investigadores lograron crear polímeros -compuestos químicos que son tanto viscosos como elásticos- que podían autorrepararse repetidamente cuando se les sometía a calor o presión.
Pero ahora es la primera vez que se logra crear un material que puede repararse a sí mismo una y otra vez sin alguna intervención externa.

Polímeros
Podría usarse en piel sintética, aviones, pintura para autos, etc.
Es, dicen los expertos, como si se diera vida a un plástico.
"La ventaja de obtener estos productos, que tienen nanopartículas incorporadas que se liberan cuando se produce la grieta, es que estas nanopartículas están consitutidas del material original del producto", afirma el profesor Martínez.
"Al reparar la grieta esas nanopartículas se vuelven a polimerizar, por lo tanto el material queda tal como se fabricó originalmente".

Los científicos de Illinois crearon los nuevos materiales por medio de redes microvasculares tridimensionales que imitan los sistemas circulatorios de la piel humana.
De la misma forma que un corte en la piel provoca un flujo de sangre para promover la curación, una grieta en estos nuevos materiales provocará que se libere un flujo de un agente reparador que arreglará el daño.

Según los científicos, la naturaleza vascular de este sistema de abastecimiento hace posible que los daños pequeños que ocurren en un mismo lugar puedan repararse repetidamente.
"Estos polímeros que se autoreparan -explica el profesor Martínez- son sustancias que van dentro de microcápsulas en un catalizador y están distribuidas en todo el material".
"Cuando se produce una grieta o fractura en el material, las microcápsulas se desintegran y liberan el agente reparador".
"Y por medio de catalizadores este compuesto reparador vuelve a polimerizarse -se une- para reparar el material" afirma el experto.

Sin embargo, cuando el daño ocurre en el mismo lugar, el abastecimiento del agente reparador podría terminarse.
Para solucionar este problema los investigadores crearon un sistema basado en la circulación sanguínea humana, con el cual se logra un abastecimiento continuo de agente reparador.



Ilimitado

 Ya se está escuchando de pinturas para automóvil que se autorreparan, por lo que quizás ya no nos preocuparemos más de las rayaduras en nuestos autos 
Francisco Martínez, Universidad de Chile
El material está compuesto de dos capas.
El recubrimiento superior del polímero contienen los pequeños catalizadores distribuidos en toda su superficie.
El sustrato -o capa inferior- contiene una red de microcanales que transportan el líquido del compuesto reparador.
Cuando ocurre una grieta en la capa superior y ésta llega hasta los canales en el sustrato, se empieza a liberar el agente reparador.
Posteriormente, el agente se mezcla con los catalizadores y se forma el polímero que rellena las grietas.

Actualmente, el material que crearon los científicos es capaz de reparar las grietas en su capa superior, el equivalente a pequeños cortes en la piel.
Pero los científicos planean hacer que el material sea capaz de reparar "laceraciones" que se extienden hasta las capas inferiores.
"Quizás lo que limita actualmente las aplicaciones de estos materiales es el costo", afirma el profesor Martínez Diaz.
"Pero ya se está escuchando de pinturas para automóvil que se autoreparan, por lo que quizás ya no nos preocuparemos más de las rayaduras en nuestos autos", señala el experto.



http://news.bbc.co.uk


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