Metodo químico sin catalizador para la autorreparación de estructuras
(NC&T) El nuevo sistema de autorreparación incorpora microcápsulas de clorobenceno, de diámetro tan pequeño como 150 micras, como disolvente activo. El catalizador de Grubbs, de alto costo, basado en el rutenio, que se requería en el método inicial desarrollado por los investigadores, ya no resulta necesario.
La autorreparación de los materiales epoxídicos con los disolventes encapsulados puede impedir el ensanchamiento y propagación de las fisuras, recuperando la mayor parte de la integridad mecánica del material.
Durante su uso normal, las estructuras basadas en materiales epoxídicos experimentan tensiones que pueden producir rajaduras y llevarlas al fallo mecánico. Un proceso autónomo de autorreparación en que el propio daño active el mecanismo de la reparación, puede retener la integridad estructural y extender la vida del material.
"Aunque ya demostramos el concepto de la autorreparación con un catalizador basado en el rutenio, su costo hizo a nuestro método original demasiado caro y poco práctico", explica Jeffrey Moore, profesor de Química de la Universidad de Illinois. "En cambio, nuestro nuevo sistema de autorreparación es simple, muy barato y potencialmente robusto".
 | | Participante en el trabajo. (Foto: L. Brian Stauffer) |
En el método original de los investigadores, los materiales de autorreparación constan de un agente reparador microencapsulado (el diciclopentadieno) y el catalizador de Grubbs, en una matriz de materiales epoxídicos. Al producirse la fisura en el material, se rompen las microcápsulas y liberan el agente reparador, que entonces reacciona con el catalizador para reparar el desperfecto.
En su nuevo método, cuando se forma una grieta en el material epoxídico se rompen las microcápsulas que contienen el clorobenceno. El disolvente se dispersa en la matriz donde encuentra bolsas de monómeros epoxídicos sin reaccionar. El disolvente lleva entonces los monómeros epoxídicos latentes a la rajadura, donde tiene lugar la polimerización, restaurándose así la integridad estructural.
En las pruebas de fractura, al utilizar los compuestos de autorreparación con la química sin catalizador se recupera tanto como el 82 por ciento de la resistencia original del material antes de la fractura.
La nueva química sin catalizadores ha eliminado las severas barreras impuestas por el alto coste y el nivel de dificultad iniciales. Desde el punto de vista de la economía y la simplicidad, los materiales con autorreparación podrían introducirse muy pronto en utensilios de nuestra vida cotidiana.
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