Científicos logran crear un material que se auto repara ante daños

• Francisco María
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• • 30/06/2024 09:00
  • Actualizado: 30/06/2024 09:00

Los materiales autorreparables son aquellos que pueden subsanar daños o grietas por sí solos, sin ayuda externa. Lo consiguen mediante la incorporación de componentes especiales, como microcápsulas de agentes de curado o redes moleculares dinámicas. Estos se reorganizan para restaurar la integridad del material después de haber sufrido daños.

Como resulta evidente, estos materiales tienen el potencial para transformar diversas industrias y aplicaciones tecnológicas. Por ejemplo, en la industria aeroespacial, podrían reducir costos de mantenimiento y aumentar la seguridad de estructuras y componentes. En electrónica, podrían extender la vida útil de los productos y reducir desechos electrónicos. Y mucho más.

Los materiales autorreparables

Los materiales autorreparables son una clase especial de materiales de última generación que pueden repararse a sí mismos cuando sufren daños, sin necesidad de intervención humana. Tales daños incluyen desperfectos como grietas o fracturas.

Este tipo de materiales incorporan agentes curativos dentro de su matriz. Estos se liberan y activan cuando se detecta un daño. Su función es rellenar las grietas o fracturas, restaurando la integridad del material de manera autónoma.

Un aspecto relevante de estos materiales es su capacidad para detectar daños y reaccionar ante ellos. Para ello, utilizan sensores integrados. De este modo, los pueden identificar cuándo y dónde se ha producido un daño y transmitir esta información a los agentes reparadores, garantizando una reparación adecuada.

Los mecanismos de auto reparación

El desarrollo de materiales autorreparables ha sido posible gracias a la amplia investigación e innovación en el campo de la ciencia de los materiales. Están inspirados en los procesos naturales de curación de los organismos vivos, como la cicatrización. Actualmente, esta tecnología emplea principalmente los siguientes mecanismos.

Agentes cicatrizantes

Una de las estrategias empleadas por los materiales autorreparables consiste en utilizar microcápsulas llenas de agentes curativos. Estas cápsulas microscópicas están dispersas por todo el material. Cuando se produce un daño, se rompen y liberan los agentes curativos en la zona afectada. Los agentes reaccionan entre sí o con el entorno, formando un sólido que sella la grieta.

Autocuración vascular

Otra estrategia se basa en la imitación del sistema circulatorio humano. Los materiales de autocuración vascular tienen una red de canales llenos de agentes curativos. Cuando se presenta el daño, tales canales liberan los agentes curativos. Estos fluyen hacia las grietas o fracturas, rellenándolas y restaurando la integridad del material.

Este enfoque biomimético imita el transporte de agentes curativos en los vasos sanguíneos hacia los tejidos lesionados.

Memoria de forma

Los polímeros con memoria de forma son otro tipo de material autorreparable. Estos materiales pueden volver a su forma original después de ser deformados, mediante una transición de fase inducida por el calor.

Cuando se produce un daño, el material se calienta. Esto desencadena la transición de fase que invierte la deformación. De este modo, el material logra recuperar su integridad estructural.

La auto reparación de metales

La auto reparación de metales en el Sandia National Laboratories merece mención aparte. En ese centro, los científicos presenciaron un fenómeno sorprendente: la auto reparación de metales. Lograron que las grietas en los metales se redujeran y sanaran sin intervención externa, de una manera similar a como lo hacía androide T-1000 en la película “Terminator”.

Khalid Hattar y Chris Barr, científicos de Sandia, investigaron cómo se formaban y extendían fisuras en una pieza de platino a nivel nano. Utilizando un microscopio electrónico y aplicando fuerza de manera repetida, observaron que las fisuras parecían “cambiar de rumbo” y fusionarse, desapareciendo parcialmente.

Este fenómeno, llamado “soldadura en frío”, sorprendió tanto a los investigadores que buscaron más información. Contactaron a Michael Demkowicz de Texas A&M University, quien había teorizado sobre la capacidad del metal para regenerarse bajo ciertas condiciones. Él corroboró el hallazgo.

Este descubrimiento tiene grandes implicaciones para la ingeniería de materiales. Podría llevar al desarrollo de materiales más resistentes y duraderos en diversas aplicaciones, desde la industria aeroespacial hasta la fabricación de dispositivos electrónicos.

Algunos secretos por descubrir

El secreto detrás de este material innovador radica en su composición única, que incluye microcápsulas llenas de un líquido especial. Cuando el material sufre un daño, las microcápsulas se rompen y liberan el líquido, que se solidifica rápidamente y rellena la grieta o rotura, restaurando la integridad del material.

Además de su capacidad de auto reparación, este tipo de materiales también es extremadamente resistente y duradero, lo que lo convierte en una opción ideal para aplicaciones en las que se requiere una gran resistencia a la tensión y a la compresión.

Los científicos detrás de este avance han destacado que este material tiene un potencial enorme en numerosas áreas, desde la construcción de edificios más seguros hasta la fabricación de prótesis médicas más duraderas. Además, su capacidad de auto reparación podría reducir significativamente los costos de mantenimiento y reparación en diversas industrias.

Expectativas y desafíos

Este avance en el campo de los materiales ha sido recibido con entusiasmo por la comunidad científica, que ve en él un gran potencial para revolucionar numerosos sectores. Sin embargo, aún quedan por resolver algunos desafíos técnicos antes de que este material pueda ser comercializado a gran escala.

A pesar de estos desafíos, los investigadores son optimistas sobre el futuro de este material y confían en que pronto estará disponible en el mercado, cambiando para siempre la forma en que se construyen y utilizan los materiales en todo el mundo.

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