Un equipo de la Universidad de Illinois desarrolla plásticos que se autorregeneran después de sufrir daños

Un equipo de investigadores de la Universidad de Illinois, dirigidos por el profesor Scott White, ha logrado desarrollar materiales que se autorregeneran después de sufrir daños. Los materiales existentes que se autorreparan pueden unir pequeñas grietas microscópicas, pero estos nuevos materiales son ya capaces de rellenar grietas y agujeros, de modo que vuelven a crecer a imitación de determinados sistemas biológicos. Por primera vez se ha demostrado la autorreparación de un material con agujeros de 9 milímetros de ancho.

Sottos, White y Moore

Los resultados de la investigación, publicados en el última edición de la revista Science, se basan en trabajos anteriores del equipo. Entre sus logros hay que contar la creación de materiales con redes capilares a imitación de las redes circulatorias biológicas. En palabras del profesor de química Jeffrey Moore, «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».

Cuando el material con capacidad de autorregeneración sufre un daño, dos capilares paralelos adyacentes se llenan de dos productos químicos, dos líquidos que fluyen y se mezclan para formar un gel semisólido que se extiende de fuera hacia adentro, llenando y reparando el daño causado. Luego el gel se endurece en un polímero que restaura la resistencia mecánica del plástico. «El enfoque vascular también permite múltiples restauraciones si el material está dañado más de una vez», precisó Nancy Sottos, profesora de ciencia de los materiales e ingeniería.

El sistema funciona de forma parecida a las venas del cuerpo humano: tubos que corren a través de un material plástico y que sirven para trasportar los fluidos que crearán el gel. Todo un ejemplo de los logros de la biomímesis o biomimetismo, un área de investigación que busca en los sistemas biológicos modelos para la solución de problemas.

El equipo demostró este sistema en dos clases principales de plásticos comerciales, los termoplásticos y los termoestables. Su aplicación a sectores como el transporte o la construcción sería muy provechosa, ya que prolonga la vida útil de los materiales empleados, sobre todo si pensamos en piezas o productos de muy difícil reparación o sustitución. Los plásticos podrían utilizarse, por ejemplo, para productos que sufren daños frecuentes, como parachoques o espejos de coches.

Los materiales autorreparables conforman un área de investigación de rápido desarrollo y de gran impacto social y económico. De hecho, constituyen una de las 10 tecnologías que, según las predicciones del Consejo de la Agenda Global sobre Tecnologías Emergentes (Foro Económico Mundial), van a experimentar un avance insólito en los próximos años. Como se puede comprobarse, ese avance ya se está dando. 

Fuentes: Investigadores logran plásticos que vuelven a crecer tras sufrir daños (La Vanguardia); Logran plásticos que vuelven a crecer tras sufrir daños (EuropaPress).

Vídeo: "Regenerating Plastic Grows Back After Damage" (Beckman Institute for Advanced Science and Technology (University of Illinois).

Investigadores de la Universidad de La Laguna construyen su propio sistema de impresión 3D

El grupo de investigación “Nano y Microingeniería de los Materiales” de la ULL, dirigido por el investigador Juan Carlos Ruiz Morales, ha desarrollado un nuevo sistema de impresión en 3D mucho más barato que los actualmente existentes en el mercado, basado además en una tecnología mucho más asequible.

La mayoría de los procesos de impresión 3D tienen como origen la estereolitografía. Es decir, la construcción de objetos capa a capa mediante un láser UV controlado por un ordenador, que permite endurecer una fina capa de resina líquida fotosensible. En cambio, el modelo presentado por la ULL ha sido capaz de sustituir dicho láser por un elemento mas común: un proyector de presentaciones multimedia común, con un coste de 300 euros, podría suplir esa función.

De hecho, el sistema diseñado permitiría fabricar objetos tridimensionales con cualquier tipo de fuente de luz visible, alcanzándose detalles en el rango de las 200 micras. Incluso los teléfonos de última generación de pantalla de alta intensidad lumínica podrían utilizarse para imprimir objetos en 3 dimensiones.

El otro logro ha sido utilizar el mismo sistema para fabricar objetos a temperatura ambiente pero que sean capaces de retener la forma tridimensional hasta los 1.400 grados centígrados utilizando materiales cerámicos, lo cual podría tener aplicación en la fabricación de nuevas pilas de hidrógeno no contaminantes.

Hay en marcha otra investigación que busca nuevos materiales con aplicaciones energéticas y medioambientales para utilizar con esta impresora 3D, que forma parte del trabajo de fin de grado de Elba Mª Hernández Rodríguez, que recientemente también ha sido premiada en el Congreso de Estudiantes de la Facultad de Química junto a Tania Monzón Hierro.

Las impresoras 3D disponibles en la actualidad emplean varias tecnologías diferentes, que se adaptan a las diversas aplicaciones que pueden tener: maquetas de productos nuevos, prótesis médicas, biomateriales, joyas, objetos decorativos, alimentos e incluso componentes de equipos aeroespaciales. El rango de precios oscila entre los 800 y los 300.000 euros para dispositivos de alta gama capaces de producir objetos más sofisticados.

Dependiendo del tamaño del objeto, del material del que esté hecho y el grado de detalle que se necesita, el proceso de impresión puede llevar apenas décimas segundos para imprimir un elemento relativamente simple y tan pequeño como un cabello humano, o más de un día para proyectos de gran envergadura. Las máquinas más económicas actuales pueden llegar a producir objetos con una precisión en el rango de las 30 micras.