Materiales capaces de avisar de daños no visibles con un cambio perceptible de color

El daño que se desarrolla en un material puede ser difícil de ver hasta que algo se rompe o falla. Un nuevo sistema de indicación de daños para polímeros, resalta de inmediato áreas que estén agrietadas, rayadas o sometidas a tensión estructural crítica, permitiendo a los ingenieros ocuparse de ellas antes de que se vuelvan problemáticas.

El sistema de alerta temprana sería particularmente útil en estructuras y máquinas como los oleoductos, los vehículos aéreos y espaciales, así como los automóviles y otros vehículos similares. En todos ellos, el fallo de una pieza puede tener costosas repercusiones con daños adicionales que son difíciles de reparar.

Los polímeros pueden llegar a dañarse de un modo que pasa por la formación de pequeñas fisuras que a menudo son complicadas de detectar. Incluso a escalas pequeñas, los daños de este tipo pueden comprometer notablemente la integridad y la funcionalidad de los materiales poliméricos. El equipo de Nancy Sottos y Scott White, de la Universidad de Illinois en Urbana-Champaign, Estados Unidos, ha desarrollado un material muy simple pero eficaz para indicar de manera autónoma el daño mecánico.

Los investigadores insertaron diminutas microcápsulas de un tinte sensible al pH en una resina epoxi. Si en el polímero se forman fisuras o si sufre algún otro rasguño, tensión estructural grave o fractura, las cápsulas se rompen y liberan su contenido. El tinte reacciona con la resina epoxi y ello causa un espectacular cambio de color, desde un amarillo claro a un rojo brillante, sin que se necesiten sustancias o activadores adicionales.

Cuanto más profundo es el rasguño o la grieta, más microcápsulas se rompen, y más intenso es el color. Esto ayuda a evaluar el alcance del daño, aunque sea muy pequeño; diminutas grietas de solo 10 micrómetros son suficientes para ocasionar un cambio de color lo bastante visible, alertando al usuario de que el material ha perdido parte de su integridad estructural.

Los investigadores han demostrado que el sistema de indicación de daños funciona bien para una serie de materiales poliméricos que pueden ser aplicados para recubrir diferentes sustratos, incluyendo metales, polímeros y vidrios. También han encontrado que el sistema tiene una buena estabilidad a largo plazo, sin que haya microcápsulas que tengan fugas y produzcan falsos positivos, y sin que el color generable sufra una atenuación significativa.

Además de su capacidad para evitar un fallo costoso e imprevisto, otra ventaja económica del sistema de microcápsulas es su bajo coste.

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