Tres proyectos adelantan la creación de materiales autorreparables

Tres proyectos liderados por la empresa española Tecnalia y las universidades británicas de Bristol y Sheffield, dos de ellos para Airbus y la ESA, están dando pasos más concretos para el desarrollo de materiales capaces de repararse solos.

La naturaleza está repleta de ejemplos que nos muestran materiales que son capaces de autorrepararse. Así, cuando una persona sufre una pequeña herida, el cuerpo humano reacciona para cerrar la brecha, enviando las plaquetas necesarias para ello, sin que muchas veces, se precise emplear ninguna sustancia coagulante externa, ya que la proporciona el propio organismo. Lo mismo ocurre cuando un árbol sufre un corte en su tronco o cuando una estrella de mar se rompe.

Esta capacidad de la naturaleza para autorregenerarse ha sido la base para que ingenieros y científicos hayan empezado a desarrollar materiales autorreparables poliméricos (polímeros son macromoléculas, generalmente orgánicas, formadas por la unión de moléculas más pequeñas llamadas monómeros.) Estos nuevos materiales tienen la capacidad de recuperar una gran parte de las propiedades que tenían antes de romperse. Esa recuperación tiene lugar sin ninguna o con una mínima ayuda exterior.

Como recoge un artículo publicado por los investigadores Sonia Flores y Ángel María Irisari del que se hace eco Basquerearch, de la empresa española Tecnalia, en la actualidad el sector privado y varias universidades del mundo están trabajando básicamente en el desarrollo de dos tecnologías de autorreparación en materiales poliméricos: la de encapsulado de adhesivo y la térmica.

La primera de ellas consiste en la existencia de una serie de «almacenes» de adhesivo, que se distribuyen homogéneamente a lo largo de un material. Si este material sufre, por ejemplo, una grieta ese adhesivo encapsulado se libera junto a un catalizador, de tal modo que cierra la grieta y polimeriza el material aportado.

En el espacio

Está técnica está siendo probada por la empresa INASMET-Tecnalia en un proyecto para la empresa aeronáutica AIRBUS. Los responsables de este proyecto han conseguido producir una serie de microcápsulas y distribuirlas sobre resina polimérica. Según sus responsables, este sólo ha sido un primer paso que les ha permitido conocer de primera mano las dificultades que se encuentran los ingenieros en la etapa de encapsulado de los adhesivos.

El Departamento de Ingeniería Aeroespacial de la universidad británica de Bristol empezó a trabajar ya en 2006 en un proyecto para la ESA con el fin de desarrollar materiales con estas capacidades. Tras estos dos años de investigación, han seguido un método muy similar al anterior, pero en lugar de usar microcápsulas usan una especie de tubos también llenos de material adhesivo.

El interés por parte de la ESA en este tipo de materiales es lógico. La construcción de una nave espacial conlleva la fabricación de piezas con mucha precisión, piezas que van a sufrir fuertes cambios de temperatura o que corren el riesgo de ser golpeadas por pequeñas motas de polvo o basura espacial. Evidentemente, una vez que la nave está en órbita, resulta complicado reparar las piezas dañadas.

La vía térmica

Otra metodología de reparación está siendo usada por el Polymer Centre de la Universidad de Sheffield. Se trata de la vía térmica. Este centro ha desarrollado un material que consiste en un compuesto de matriz polimérica reforzado con fibras de carbono. La matriz polimérica, a su vez, está formada por una solución sólida de un polímero termoplástico (un termoplástico es un plástico que a temperatura ambiente es plástico. Al calentarse, se convierte en líquido y al volver a enfriarse se endurece en estado vítreo) y otro termoestable (polímeros infusibles o indisolubles).

Como recuerdan Flores e Irisarri en su artículo, la única restricción del material termoestable consiste en que sea el adecuado para incorporar las fibras de refuerzo en su seno. Sin embargo, el material termoplástico tiene mayores limitaciones. En este caso, cuando se detecta el daño, la reparación se efectúa calentando el material por algún dispositivo incorporado al mismo. Este calentamiento es capaz de elevar la temperatura por encima de la de fusión del material termoplástico, que se funde y fluye hacia las zonas dañadas, de forma que se sellan las grietas.

El desarrollo de los materiales autorreparables está todavía en sus primeros pasos, a pesar de que ya han sido muchos los avances. El año pasado, Tendencias XXI recogía un proyecto de la universidad británica de Leeds para desarrollar antes de 2010 una casa resistente a los terremotos gracias a sensores inteligentes y a un material formado por polímeros nanométricos capaces de reparar grietas.

En este caso la capacidad de reparación se consigue gracias a un material formado por nanopartículas poliméricas que pasan a estado líquido si se someten a presión. Dicho líquido fluye y rellena las grietas y después se endurece y forma un material sólido, arreglando así las roturas que sufra el edificio.