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Materiales Self-healing o Autorreparables

Tecnologías
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Todos sabemos que la vida útil de los materiales es limitada ya que, cualquier objeto, componente o máquina, en un determinado momento, acabará rompiéndose. Esto ocurre constantemente en todo tipo de aplicaciones; el asfalto se cuartea, aparecen grietas en el cemento, las pinturas protectoras se dañan y dejan que aparezca la corrosión, incluso hay piezas que se rompen en pedazos.
La industria de los materiales esta continuamente investigando para encontrar materiales más duros y resistentes pero, si un defecto aparece, el resultado siempre es el mismo, el fallo del componente. Sin embargo, ¿qué ocurriría si estos materiales pudieran repararse solos, una vez dañados? Pues estad atentos porque existen y son los materiales Self-healing o Autorreparables.

¿Qué son los materiales Self-healing o Autorreparables?

Los materiales Autorreparables son aquellos materiales inteligentes que, tras sufrir un daño, desperfecto, corte o fractura, pueden volver a su estado original provocando su propia reparación.
Estos materiales se han desarrollado, como muchos otros, basándose en la naturaleza, y más concretamente, en el sistema regenerativo de los seres vivos. Si una persona sufre un corte, su propio sistema inmune lo cerrará y con el paso del tiempo, procederá a curarlo, haciendo que todo vuelva a su estado original.
Los materiales Self-healing o autorreparables funcionan bajo el mismo principio, cerrando la “herida” del material y devolviéndolo a su estado original. Su ventaja es que el proceso suele durar entre unos pocos minutos a algunas horas, dependiendo del tipo de material self-healing que se haya usado.

Tipos de materiales Self-healing o Autorreparables

Como hemos visto, estos materiales tratan de imitar la respuesta del sistema inmune de los seres vivos para autorrepararse, sin embargo, disponen de distintos tipos de mecanismos con los que conseguir este objetivo:

Microcápsulas

Este es el tipo de material self-healing o autorreparable más sencillo, y a su vez, la forma más versátil de transformar un material común en un material self-healing. Para conseguirlo, se añaden microcápsulas dentro del material. Cuando se produzca una grieta, corte, fractura o desperfecto, las microcápsulas se rompen y liberan unos compuestos que rellenan el desperfecto y solidifican, cerrando la rotura y devolviendo al material a su estado original.
El inconveniente de este tipo de materiales self-healing es que el número de veces que puede repararse es limitado, ya que cuando se rompen todas las microesferas de una determinada zona pierde la posibilidad de recuperarse.

Canales vasculares

Este tipo de material autorreparable es muy similar al de las microcápsulas, ya que se fundamenta también en la liberación de unos compuestos que rellenan el desperfecto producido y solidifican para repararlo. No obstante, en vez de tener esferas dispersas por el interior del material, lo que tienen son canales, que almacenan dichos compuestos y pueden estar dispuestos en 1D, 2D o 3D.
Estos canales liberan los productos reparadores cuando detectan daño en el material. Además, pueden ir conectados a un depósito exterior que puede proveer de líquido reparador por más tiempo, por lo que la funcionalidad self-healing se mantiene más tiempo.

Intrínsecamente autorreparables

Este último tipo de materiales self-healing abarca un amplio rango. Estos, presentan la característica de poder volver a su forma original por si mismos, ya sea por medio de un aporte de energía externa, como podría ser la luz , el calor, o su propia naturaleza.
Dentro de este tipo entran, por ejemplo, los materiales con memoria de forma, los cuales pueden volver a su forma original mediante la aplicación de calor. Los ionómeros reorganizan su estructura física para autorreparar sus daños e incluso sellarlos. También existen otros tipos, entre los cuales se incluyen algunos materiales termoplásticos que al aplicarles calor pasan a un estado sólido-líquido y fluyen hasta rellenar y sellar los cortes o grietas generados.
Este tipo de materiales, proporcionan la ventaja de que su comportamiento self-healing es casi infinito siempre y cuando tengan las condiciones necesarias para que su proceso de autorreparación se inicie (calor, luz, material suficiente, etc). Por el contrario, tienen la desventaja de que se han de formular específicamente, por lo que sólo servirán para aplicaciones determinadas y no pueden mejorar el comportamiento de un material ya existente. Os mostramos un Proyecto que hemos realizado en ATRIA con estos materiales self-healing. ¡Los resultados son sorprendentes!

Aplicaciones de los materiales Self-healing o Autorreparables

Algunas de las aplicaciones de este tipo de materiales son las siguientes:

Rayado

Si un material self-healing se raya, puede cerrar o rellenar dichas rayas, quedando como si nunca se hubiera producido el rayado del material. Esto, por ejemplo, se está aplicando en coatings y pinturas para carrocerías de coches, donde su rayado conlleva el re-pintado del coche entero o una parte del mismo. Otra aplicación es por ejemplo los teléfonos móviles, donde algunos modelos ya han incorporado materiales autorreparables para mantener tanto pantallas como carcasas libres de rayas.

Grietas

Hay un gran número de materiales y elementos que al agrietarse pierden su integridad o su funcionalidad, siendo necesario su reemplazo inmediato. Con los materiales self-healing se puede conseguir alargar su vida útil, como podría ser el caso de las alas de los aviones, el asfalto de las carreteras o elementos de construcción, donde su inspección y reparación es muy costosa y laboriosa.

Roturas

Una rotura en cualquier componente, suele significar su retirada inmediata y la necesidad de utilizar un recambio, o en su defecto, repararlo para volver a unir las partes separadas. Se han desarrollado materiales self-healing los cuales, ejerciendo presión entre los segmentos separados, se puede conseguir su unión como si se hubiera aplicado pegamento o soldadura entre ellos, mostrando la misma resistencia en la unión que antes de que se dividiera.

Corrosión

Cualquier desperfecto que se produzca en la superficie de una pintura, coating o recubrimiento protector de un material metálico, puede desencadenar la aparición de corrosión. Esto se evita si dicha capa protectora puede autorrepararse en poco tiempo, aislando de nuevo el sustrato metálico del ambiente exterior, y protegiéndolo, por tanto, de la corrosión. Este tipo de pinturas y coatings ya se encuentran actualmente en el mercado y pueden representar un gran cambio en esta industria en los próximos años.
Estos son algunos ejemplos de aplicaciones y materiales autorreparables que ya están en el mercado. Además, como hemos explicado, en muchos casos el número de aplicaciones puede ser ilimitado, lo que supone una gran ventaja.

¿Qué te ha parecido nuestro blog sobre los materiales Self-healing o Autorreparables? ¿Necesitas mejorar tu material para evitar que aparezcan rayas o desperfectos? ¿Quieres buscar un nuevo material que evite su constante reparación? ¡Contacta con nosotros!

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