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Martes, 26 septiembre 2017
Ciencia de los Materiales

El polímero con memoria de forma que acaba autorreparándose con solo calentarlo

Una investigación llevada a cabo en el Departamento de Química Física de la Facultad de Ciencia y Tecnología de la UPV/EHU (España), en colaboración con el BCMaterials, ha obtenido nuevos materiales poliméricos con memoria de forma y no citotóxicos que podrían emplearse en un futuro para aplicaciones biomédicas, así como materiales que conservan el efecto de memoria de forma y que además poseen capacidad de autorreparación con solo calentarlos, para alargar la vida útil de los materiales.

 

En un mundo cada vez más automatizado, la ciencia juega un papel muy importante en la investigación y desarrollo de sistemas capaces de actuar por sí mismos. Cada vez es más habitual el estudio y desarrollo de materiales inteligentes, que modifican alguna de sus propiedades al ser sometidos a un estímulo concreto. Ejemplo de ello son los polímeros con memoria de forma, capaces de cambiar de forma bajo la acción de un estímulo, como, por ejemplo, la temperatura.

 

Partiendo de anteriores investigaciones llevadas a cabo en el Departamento de Química Física de la Facultad de Ciencia y Tecnología de la UPV/EHU relacionadas con el policicloocteno —un polímero semicristalino comercial—, la investigadora del departamento Nuria García Huete ha desarrollado diferentes sistemas poliméricos que han dado como resultado materiales versátiles que podrían tener múltiples aplicaciones en diversos campos.

 

Los investigadores del equipo sabían que el policicloocteno presenta memoria de forma cuando se encuentra entrecruzado. La investigadora hace un símil para explicar su estructura: “Podríamos imaginar un polímero como un plato de espaguetis, donde cada espagueti sería una cadena individual del polímero. El entrecruzamiento consiste en una serie de uniones entre cadenas, lo que equivaldría a nudos entre nuestros espaguetis, de forma que no sería posible tomar un solo espagueti del plato, ya que se encuentra unido a otros tantos sin poderlos separar”. Este polímero entrecruzado utilizando peróxido de dicumilo recupera su estructura original, una vez deformado, aplicándole calor.

 

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Esta investigación abre vías a futuras aplicaciones en las que se podrían reparar diversos materiales con solo calentarlos. (Foto: Frame Angel / Stockfresh)

 

García-Huete ha comprobado que esta propiedad se puede aprovechar para restaurar un objeto que ha sido dañado de manera superficial (dañado, pero sin llegar a romper) con sólo aplicarle calor. Asimismo, demostraron que construyendo una estructura superficial, basada en micropilares, la recuperación de forma se conservaba y se conseguía cambiar el ángulo de contacto de la superficie. Para ello, utilizaron una gota de agua y constataron que el agua adoptaba diferentes ángulos con la superficie, en función de la deformación de la muestra.

 

Debido a que los peróxidos acaban degradándose, la investigadora ha encontrado una alternativa para conseguir el entrecruzamiento, utilizando radiación gamma, y de esta forma ha obtenido materiales no citotóxicos que podrían tratar de emplearse en un futuro para aplicaciones biomédicas. Tras caracterizar las propiedades mecánicas y térmicas, ha analizado el comportamiento de memoria de forma y, en colaboración con otros expertos, han conseguido relacionar la memoria de forma con el volumen libre (espacio libre intermolecular) del polímero.

 

En busca de nuevos horizontes, los investigadores han querido saber cómo obtener materiales que además de tener memoria de forma, que permite recuperar deformaciones, puedan autorrepararse (es decir, reparar rupturas en el propio material). En colaboración con la Universidad Tecnológica de Delft (Países Bajos) consiguieron mezclas de policicloocteno con otro tipo de polímeros, llamados ionómeros, con las que obtuvieron materiales que conservan el efecto de memoria de forma y que además poseen capacidad de autorreparación con sólo calentarlos, lo que favorece la prolongación de la vida útil de los materiales.

 

El conjunto de los estudios realizados y los resultados obtenidos abren la posibilidad de aplicación de estos polímeros en diversos campos científico-tecnológicos, con el objetivo de satisfacer las exigencias y comodidades del día a día. La investigadora ve la posibilidad de trasladar estos resultados a la escala industrial, “porque desde un inicio toda la investigación se ha enfocado precisamente en poder llevarlo a nivel industrial, desde el polímero empleado hasta la elección de las investigaciones, pasando por el tamaño de las muestras realizadas y las técnicas escogidas”. Mientras tanto, la investigación sigue su curso, ya que ha quedado probado que “partiendo de un mismo polímero se pueden obtener diferentes propiedades”, concluye García-Huete.

 

Nuria García Huete (Barakaldo, 1988) es licenciada en Química, hizo un máster interuniversitario en Nuevos Materiales y doctora en Ciencia y Tecnología de Materiales. Esta investigación está enmarcada en su tesis doctoral, titulada Development and applications of semicrystalline polymers: from shape memory to self-healing materials y dirigida por el catedrático Luis Manuel León y el investigador José Manuel Laza. (Fuente: UPV/EHU)

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