Plásticos que se autorreparan

Ahora, un grupo de ingenieros e investigadores de Fraunhofer-Gesellschaft ha desarrollado componentes de plástico que pueden autorrepararse, utilizando para ello polímeros elásticos que detienen de forma independiente el crecimiento de las microgrietas que pueden observarse en estos materiales, y que en ocasiones pueden desembocar en la rotura imprevista de los mismos.

Estos nuevos componentes plásticos con capacidad de autorreparación abren una extensa puerta en varios sectores industriales, como puede ser la automoción, donde productos, máquinas o dispositivos sometidos a distintas presiones ya no se expondrían al riesgo de padecer esas diminutas grietas que pueden causar la rotura en un producto final, como puede ser el neumático de un coche o la rotura de una silla de plástico al sentarse, entre cientos de posibilidades de rotura.

En el proyecto Osiris del Ministerio de Educación e Investigación alemán BMBF, los investigadores del Fraunhofer Institute for Environmental, Safety and Energy Technology UMSICHT en Oberhausen (Alemania) comenzaron la investigación para frenar las crecientes micro roturas en una primera fase para para así poder superar el riesgo del colapso material espontáneo.

La fuente de inspiración para este desarrollo fue el comportamiento de distintas especies vegetales, como por ejemplo el árbol de caucho Hevea brasiliensis y otras plantas que conducen látex.

Los científicos han aplicado este principio a los elastómeros. El Dr. Anke Nellesen, científico en el Fraunhofer Institute for Environmental, Safety and Energy Technology, lo explica: “Hemos incorporado microcápsulas con un adhesivo monocomponente (poliisobutileno) y lo hemos depositado en los elastómeros hechos de caucho sintético para estimular un proceso de auto reparación en el plástico. Si la presión se produce en las cápsulas, se rompen y separan este material viscoso. Entonces éste se mezcla con la cadena polimérica de los elastómeros y cierra las microgrietas. “Tuvimos éxito en la elaboración de cápsulas estables en la producción, a pesar de que no proporcionaron el efecto de auto reparación que deseábamos”. Sin embargo, las investigadores obtuvieron buenos resultados poniendo el componente auto reparación (por ejemplo, poliisobutileno) en el elastómero encapsulado.

En definitiva, el principio aplicado a los elastómeros tiene que ver precisamente con la forma de autocuración del árbol, que libera naturalmente una proteína que se combina con las partículas de látex para cerrar la herida en su estructura.

Según el Dr. Anke Nellesen, del Fraunhofer Institute for Environmental, Safety and Energy Technology, el nuevo proceso consiste en la carga de microcápsulas con un componente especial (poliisobutileno) en los elastómeros realizados con caucho sintético, para estimular así un mecanismo de autocuración del plástico.

Los resultados sobre los elastómeros de caucho sintético indican la presencia de importantes propiedades de autorreparación, ya que los defectos provocados por la presión sobre el material se superaron y reestablecieron en un 40 por ciento, después de un periodo de reparación autónoma de 24 horas.

Por otra parte, una variante en el proceso parece también incrementar su efectividad. Los científicos han logrado mejorar el resultado mediante el suministro de iones en los elastómeros. El árbol de caucho también fue fuente de inspiración de este método complementario.

Como en el árbol, los iones optimizan la adherencia y permiten unir más rápidamente las partes dañadas. Considerando que las partículas con cargas opuestas se atraen, el elastómero dañado mejora con este proceso y logra reparar más fácilmente las grietas y fisuras.

Por otra parte, los iones permiten asegurar la estabilidad de las reparaciones realizadas. Una de las industrias que se podría ver más beneficiada con este desarrollo es la automovilística. Por este motivo, los especialistas de Fraunhofer-Gesellschaft han desarrollado un prototipo de suspensión del silenciador con capacidad de autorreparación.