Logran plásticos que vuelven a crecer tras sufrir daños

Investigadores de la Universidad de Illinois han desarrollado materiales que no sólo se reparan, sino que además se regeneran

Investigadores de la Universidad de Illinois han desarrollado materiales que no sólo se reparan, sino que además se regeneran. Hasta ahora, los materiales de autorreparación sólo podían unir pequeñas grietas microscópicas.

Estos nuevos materiales de regeneración rellenan grietas y agujeros haciendo que el material vuelva a crecer. Dirigido por el profesor Scott White, el equipo informa de su trabajo en la última edición de la revista Science.

"Hemos demostrado la reparación de un sistema no viviente, con materiales sintéticos, de una manera que es una reminiscencia de la reparación por rebrote tal y como se ha visto en algunos sistemas vivos", dijo Jeffrey Moore , profesor de Química.

Estas capacidades de autorreparación serían de gran ayuda no sólo para los bienes comerciales, sino también para piezas y productos que son difíciles de reemplazar o reparar, tales como los utilizados en aplicaciones aeroespaciales fuera de la Tierra.

Las capacidades de regeneración se basan en trabajos anteriores del equipo, especializado en el desarrollo de materiales vasculares. Mediante el uso de fibras especialmente formuladas que se desintegran, los investigadores pueden crear materiales con redes capilares inspirados en los sistemas circulatorios biológicos.

"El reparto vascular nos permite administrar una gran cantidad de agentes de curación que, a su vez, permite la restauración de grandes zonas dañados", dijo Nancy Sottos, profesora de Ciencias de los Materiales e Ingeniería. "El enfoque vascular también permite múltiples restauraciones si el material está dañado más de una vez".

Para la regeneración de materiales, dos capilares paralelos adyacentes son rellenados de productos químicos de regeneración que fluyen cuando se produce el daño. Los dos líquidos se mezclan para formar un gel que se extiende por el hueco causado por el daño, rellanando las grietas y agujeros . A continuación, el gel se endurece en un polímero fuerte restaurando la resistencia mecánica del plástico.

"Tenemos que luchar contra un montón de factores extrínsecos para la regeneración , entre ellas el peso ", dijo el líder del estudio White, un profesor de Ingeniería Aeroespacial. "Los líquidos reactivos que utilizamos forman un gel con bastante rapidez , por lo que a medida que se administran comienzan a endurecerse de inmediato.

Si no fuera así, los líquidos simplemente se verterían fuera de la zona dañada y esencialmente se habría desangrado. Debido a que forma un gel, apoya y retiene los líquidos. Puesto que aún no es un material estructural, podemos continuar el proceso de rebrote bombeando más fluido en el agujero.

El equipo demostró su sistema de regeneración de las dos clases principales de plásticos comerciales: termoplásticos y termoestables. Los investigadores pueden sintonizar las reacciones químicas para el control de la velocidad de la formación de gel o la velocidad del endurecimiento , dependiendo de el tipo de daño .

Por ejemplo , un impacto de bala podría causar una serie radiante de grietas , así como un orificio central, por lo que la reacción del gel podría ser disminuida para permitir que los productos químicos que se filtran en las grietas endurecezcan antes.

Los investigadores prevén plásticos comerciales y polímeros con redes vasculares llenos de agentes regenerativos listos para desplegarse siempre que se produzca el daño , al igual que la curación biológica. Su trabajo anterior estableció la facilidad de fabricación, por lo que ahora se está trabajando en optimizar los sistemas químicos de regeneración para los diferentes tipos de materiales.