Autor: Rocio Ariza

¿Qué? ¿Materiales que se arreglan solos? Exacto. Si hablamos de sistemas biológicos esta idea no parece tan descabellada. Es bastante intuitivo pensar que si nos dañamos la piel ésta acabará regenerándose en mayor o menor tiempo, así que ¿por qué no pensar en un material que también pueda hacerlo?

La autorreparación es el concepto que se busca incorporar en los nuevos materiales. Conseguir que un material sea capaz de regenerarse supone una mejora importante para aquellos usos en los que el acceso a la zona dañada pueda ser complicado o elementos que son propensos al desgaste, como puedan ser los recubrimientos de superficies.

Se han desarrollado varias estrategias para abordar este objetivo, siempre teniendo en cuenta el material donde se van a incorporar y las propiedades intrínsecas de éstos. Por ello, no será igual el proceso de reparación en un polímero, en un hormigón o en un metal.

Los polímeros, por su versatilidad, son de los materiales que más alternativas ofrecen para poder llevar a cabo una autorreparación. Uno de los métodos más utilizados es la introducción de microcápsulas con monómeros en su interior. Cuando se produce un daño sobre el material, la microcápsula libera su contenido, el cual reacciona con un catalizador distribuido en el propio material solidificando y cerrando la fractura. Aunque es un método efectivo de autoreparación se limita a un único uso.

Siguiendo esta línea podemos echar un ojo a qué hacen los sistemas biológicos para repararse. Es así como surge la idea de entrelazar un sistema de fibras vacías dentro del material que en caso de fractura sean capaces de llevar un agente reparador hasta el lugar exacto del daño, como si de una red vascular se tratara.

No podemos olvidar las peculiaridades que poseen los polímeros, por lo que se pueden aprovechar ciertas características para que este tipo de material se repare de forma autónoma. La aplicación de un estímulo físico externo puede tener como resultado la difusión de cadenas de polímero creando nuevos entrelazamientos. Esto permite que el material pueda regenerar grandes daños, como un corte o un agujero de bala.

El tipo de enlace presente en algunos polímeros ofrece otras alternativas. Los enlaces de hidrógeno son capaces de reconstruirse al aplicar un estímulo sobre la superficie dañada, viéndose únicamente alterada la cantidad de monómeros. Una aplicación directa de esta propiedad es su uso como pintura. Todos somos grandes conductores, pero no estaría mal tener una pintura capaz de autorreparar algún pequeño desperfecto, ¿no?

Es cierto que los polímeros ofrecen muchas alternativas, pero no es menos cierto que en otro tipo de materiales también hay mecanismos para autorrepararse. Un buen ejemplo son los hormigones. Estos son especialmente sensibles a las filtraciones de agua a través de posibles fisuras. A este problema se le ha dado solución en forma de bacterias. Las bacterias son fijadas en el hormigón y se activarán si el agua se filtra por alguna fisura. Una vez las bacterias se activan empezaran a precipitar minerales capaces de sellar las fisuras.

Por otro lado, tanto las cerámicas como los metales presentan mayores dificultades para integrar un sistema de autorreparación. Esto se debe a las características propias de cada material: los tipos de enlace, direccionalidad o temperatura de activación. Aun así no es un campo vacío ya que se han conseguido ciertas mejoras en ambos materiales reforzando o recubriendo el sistema con un segundo material.

La autorreparación es una meta que en cierto materiales está muy cerca. El claro ejemplo de ello es la diversidad de sistemas de autorreparación que podemos encontrar en los polímeros. El potencial uso que tiene este tipo de materiales en la indrustia hace que sea un campo muy estudiado ya que el desarrollo y mejora de éstas técnicas tendrían una repercusión directa en aeronáutica, automoción o incluso aplicaciones médicas.

Referencias:

  • Hager, M. D., Greil, P., Leyens, C., van der Zwaag, S., & Schubert, U. S. (2010). Self‐Healing Materials. Advanced Materials, 22(47), 5424-5430.