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Ciencia de los
Materiales
Nuevos Materiales Capaces de
Autorrepararse Imitando a la Piel Humana
24 de
Julio de 2007.
 La
próxima generación de materiales que se autorreparan, una gama de
productos inventada por investigadores de la Universidad de Illinois,
emula a la piel humana en su capacidad de regenerarse una y otra vez.
Los nuevos materiales cuentan en su estructura interna con redes
microvasculares tridimensionales que emulan a los sistemas circulatorios
biológicos.
"De la misma forma que un corte superficial activa el flujo de sangre
para promover la curación, una grieta en estos nuevos materiales
activará el flujo del agente cicatrizador para reparar el daño", explica
Nancy Sottos, profesora de ciencia e ingeniería de los materiales e
integrante del equipo de investigación.
En el método inicialmente desarrollado, los materiales con capacidad de
autorregeneración consistieron en un agente reparador microencapsulado y
un catalizador, distribuidos por una matriz compuesta. Cuando el
material se agrieta, las microcápsulas se rompen y descargan el "agente
curativo". Éste reacciona entonces con el catalizador interno para
reparar el daño.
Para crear sus materiales autorreparadores, los investigadores comienzan
construyendo un andamio mediante un proceso de deposición robótica. El
proceso emplea una tinta polimérica concentrada, suministrada como un
filamento continuo, para fabricar una estructura tridimensional, capa
por capa.
Una vez que se ha construido el andamio, se recubre con una resina
epoxídica. Después de curada, la resina es calentada y se extrae la
tinta que se licua, dejando un sustrato con una red de microcanales
interconectados.
En los pasos finales, los investigadores depositan un recubrimiento
epoxídico quebradizo sobre el sustrato, y se llena la red con un agente
reparador líquido.
En las pruebas, la capa y el sustrato fueron doblados hasta que se formó
una fisura en el recubrimiento. La fisura se propaga a través de la capa
hasta que encuentra uno de los "capilares" llenos de fluido en la
interfaz entre el recubrimiento y el sustrato. El agente reparador se
mueve desde el capilar hasta la fisura donde interactúa con las
partículas del catalizador. Si la fisura se vuelve a abrir bajo una
tensión adicional, se repite el ciclo de reparación automática.
"En última instancia, la capacidad de lograr posteriores episodios de
autorreparación, depende de la disponibilidad del catalizador activo",
explica la investigadora Kathleen S. Toohey. "Si bien podemos bombear
más agente de autorreparación en la red, el "tejido de cicatriz" se va
acumulando sobre el recubrimiento, e impide que el agente de
autorreparación alcance al catalizador".
En el sistema actual, el proceso de autorreparación se detiene después
de siete ciclos. Esta limitación podría superarse llevando a cabo un
nuevo diseño de la red microvascular basado en redes duales, según
sugiere el equipo de investigación. El perfeccionamiento del diseño
permitiría que pudieran ser explotadas nuevas autorreparaciones
químicas, como las epoxídicas en dos partes, lo que podría llevar
finalmente a una capacidad de autorreparación ilimitada.
Por ahora, el material puede reparar las fisuras en el recubrimiento
epoxídico, equivalentes a pequeños cortes en la piel humana. El próximo
paso es ampliar el diseño para que la red pueda reparar los desgarros
que se extiendan hasta el sustrato del material.
Información adicional en:
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