Desarrollan materiales que se auto-reparan a temperaturas muy bajas

Científicos han desarrollado un método para permitir que materiales empleados en aviones y satélites arreglen por sí mismos grietas en temperaturas inferiores al punto de congelación.

Científicos han desarrollado un método para permitir que materiales empleados comúnmente en aviones y satélites arreglen por sí mismos grietas en temperaturas inferiores al punto de congelación. El trabajo, descrito en "Royal Society Open Science", demuestra que los materiales de 'auto-reparación' pueden manipularse para que funcionen a muy bajas temperaturas (-60 C). El equipo, dirigido por la Universidad de Birmingham (Reino Unido) y el Instituto de Tecnología de Harbin (China), subraya que se podría aplicar a los materiales reforzados con fibras que se utilizan en situaciones en las que la reparación o sustitución es desafiante, como las turbinas eólicas en el mar, o incluso 'imposible', como en aviones y satélites durante el vuelo.

Los compuestos de auto-reparación son capaces de restaurar sus propiedades de forma automática, cuando necesitan reparación. En condiciones favorables, los compuestos han demostrado una impresionante eficiencia a la hora de repararse. De hecho, investigaciones anteriores han dado como resultado una reparación con una eficiencia por encima del cien por cien, lo que indica que la función o el rendimiento del material reparado puede ser mejor que antes de los daños.

Sin embargo, hasta este informe, la reparación era insuficiente en condiciones adversas, como a una temperatura muy baja. De manera similar a cómo algunos animales en el mundo natural mantienen una temperatura corporal constante para sustentar las enzimas activas, el nuevo compuesto estructural mantiene su temperatura central.

Elementos esenciales

En el material compuesto están incrustados vasos hueco en tres dimensiones, con el fin de suministrar y liberar los agentes de reparación, y un elemento conductor poroso, para proporcionar calor interior y para la descongelación en caso necesario. Yongjing Wang, estudiante de doctorado de la Universidad de Birmingham, explica: "Los dos elementos son esenciales. Sin el elemento de calentamiento, el líquido se congela a -60 C y la reacción química no puede activarse. Sin los vasos, el líquido de reparación no puede llevarse automáticamente a las grietas".

Se obtuvo una eficacia de curación de más del cien por cien a temperaturas de -60 C en un laminado reforzado con fibra de vidrio, pero la técnica podría aplicarse en la mayoría de los compuestos de auto-reparación. Se realizaron los ensayos usando una lámina de espuma de cobre o una hoja de nanotubos de carbono como capa conductora. El último de los dos fue capaz de auto-repararse de manera más eficaz con una recuperación promedio de 107,7 por ciento en la mecánica de fractura y el 96,22 por ciento en la carga máxima.

El compuesto reparado reforzado con fibra, o material huésped, por lo tanto, tiene propiedades interlaminares superiores, como la calidad de la adhesión entre las capas. Cuanto más altas son esas propiedades, menos probable es que se produzcan grietas en el futuro.

Según Wang, "los materiales compuestos reforzados con fibra son muy populares debido a que son a la vez fuertes y ligeros, ideales para aviones o satélites, pero el riesgo de micro-fisuras internas puede causar un fallo catastrófico. Estas grietas no sólo son difíciles de detectar, sino también de arreglar, de ahí la necesidad de la capacidad de auto-repararse".

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