07/04/2011 - Crean piezas de plástico que pueden repararse a sí mismas

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Un grupo de ingenieros e investigadores de Fraunhofer-Gesellschaft ha desarrollado componentes de plástico que pueden autorrepararse, utilizando para ello polimeros elasticos que detienen en forma independiente el crecimiento de las microgrietas que pueden observarse en estos materiales, y que en ocasiones pueden desembocar en la rotura imprevista de los mismos. La aplicación de esta solución tendría un amplio campo de acción en distintas ramas de la industria. Por Pablo Javier Piacente.

Un importante avance hacia el logro de plásticos capaces de autorrepararse ha sido concretado a través de una investigación realizada en Fraunhofer-Gesellschaft. Los ingenieros emplearon polímeros elásticos capaces de detener el crecimiento de diminutas grietas que se presentan en los componentes al soportar distintas presiones. Muchos elementos, maquinarias y dispositivos industriales podrían beneficiarse con este adelanto.

Los elementos indestructibles pueden apreciarse únicamente en los avisos publicitarios y en el cine, por lo menos por ahora. Aunque los componentes de plástico empleados en la industria llegan a ser muy resistentes, todavía pueden romperse al soportar importantes cargas mecánicas.

Las microgrietas pueden encontrarse en cualquier parte de los componentes, y son tan diminutas que es imposible advertirlas durante el uso cotidiano. Como consecuencia de ellas, pueden producirse el imprevisto estallido de un neumático en un vehículo o el colapso de una silla de plástico al sentarse.

Las grietas y fracturas en los componentes de plástico se desarrollan lentamente o de un momento a otro, por eso es vital el avance obtenido por los especialistas alemanes. La investigación fue difundida a través de una nota de prensa de Fraunhofer-Gesellschaft y mediante un artículo publicado en el medio especializado Physorg.com.

Concretamente, los ingenieros alemanes han desarrollado elastómeros que pueden repararse a sí mismos, evitando de manera totalmente autónoma el crecimiento de las grietas desde un principio, para así poder superar el riesgo del colapso material espontáneo. La fuente de inspiración para este desarrollo fue el comportamiento de distintas especies vegetales, como por ejemplo el árbol de caucho Hevea brasiliensis.

El principio aplicado a los elastómeros tiene que ver precisamente con la forma de autocuración que practica el Hevea brasiliensis. Cuando el árbol de caucho sufre algún daño, libera naturalmente una proteína que se combina con las partículas de látex para cerrar la herida en su estructura.

Según el Dr. Anke Nellesen, del Fraunhofer Institute for Environmental, Safety and Energy Technology, el nuevo proceso consiste en la carga de microcápsulas con un componente especial (poliisobutileno) en los elastómeros realizados con caucho sintético, para estimular así un mecanismo de autocuración del plástico.

Cuando las cápsulas advierten una presión determinada, se abren y expulsan el poliisobutileno, que se mezcla con las cadenas del polímero de los elastómeros y cierra las grietas producidas. El grupo ya ha tenido éxito en algunas pruebas, pero el efecto de autorreparación aún debe optimizarse.

Resultados prometedores

Los resultados sobre los elastómeros de caucho sintético indican la presencia de importantes propiedades de autorreparación, ya que los defectos provocados por la presión sobre el material se superaron y reestablecieron en un 40 por ciento, después de un periodo de reparación autónoma de 24 horas.

Por otra parte, una variante en el proceso parece también incrementar su efectividad. Los ingenieros alemanes han logrado todavía mejores resultados mediante el suministro de iones en los elastómeros. El árbol de caucho también actuó como modelo para este método complementario.

Al igual que en el árbol, los iones logran optimizar la adherencia y permitieron unir más rápidamente las partes dañadas. Considerando que las partículas con cargas opuestas se atraen (un ión positivo busca unirse con un ión negativo), el elastómero dañado se favorece con este proceso y logra reparar más fácilmente las grietas y fisuras.

Por otra parte, los iones permiten asegurar la estabilidad de las reparaciones realizadas. Una de las industrias que se podría ver más beneficiada con este desarrollo es la automovilística, y es por eso que los especialistas de Fraunhofer-Gesellschaft han desarrollado un prototipo de suspensión del silenciador con capacidad de autorreparación.

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