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Primeros recubrimientos autorreparables
Cuando los bajos de un automóvil o el casco de un barco comienzan a corroerse, generalmente termina en chatarra. Los nuevos recubrimientos protectores desarrollados en la Universidad de Illinois curan sus propios rasguños sin intervención externa, protegiendo el metal subyacente. Los elementos autorreparables, encerrados en microcápsulas que se abren cuando se raya el revestimiento, son compatibles con una amplia gama de pinturas y revestimientos protectores. Los recubrimientos, comercializados por Materiales autonómicos de Champaign, IL, puede estar en el mercado en tan solo cuatro meses.
Cúrate a ti mismo: El acero pintado con un revestimiento convencional (izquierda) se oxida donde se raya después de sumergirlo en agua salada. A la derecha, el acero rayado protegido por un nuevo recubrimiento autocurativo no muestra corrosión. Las imágenes insertadas de un microscopio electrónico de barrido muestran que el recubrimiento autorreparador ha llenado el rasguño con una masilla protectora.
Los materiales, descritos en línea esta semana en la revista Materiales avanzados , fueron desarrollados por Paul Braun y Scott White , ambos profesores del Instituto Beckman de la Universidad de Illinois en Urbana-Champaign. El sistema de autorreparación consta de dos tipos de microcápsulas: una llena de bloques de construcción de polímero y la otra con un catalizador. Debido a que las cápsulas, hechas de poliuretano, mantienen aislados los químicos reactivos en el interior, se pueden mezclar en una amplia gama de recubrimientos. Cuando los recubrimientos se rayan, las microcápsulas se abren y su contenido fluye hacia la grieta y forma siloxano, un polímero que Braun compara con el sellador de baño. A diferencia de otros sistemas de autocuración, los recubrimientos de Illinois no requieren temperaturas elevadas ni humedad para repararse.
Los investigadores de Illinois rasparon placas de acero, algunas recubiertas con el material y otras con un recubrimiento convencional, luego las sumergieron en agua salada durante cinco días. El metal cubierto por el nuevo revestimiento estaba protegido contra la oxidación, mientras que los arañazos en el revestimiento convencional permitieron una oxidación significativa. Presentan un caso muy convincente de que el sistema está funcionando como se anuncia, dice Christopher Bielawski , profesor asistente de ciencia e ingeniería de materiales en la Universidad de Texas en Austin.
Bielawski señala los aspectos prácticos de los recubrimientos de Illinois, que se componen de productos químicos baratos y fácilmente disponibles. Y Braun dice que los nuevos aditivos podrían usarse en una amplia gama de aplicaciones en recubrimientos que se curan hasta temperaturas de aproximadamente 150 ° C. El grupo demostró el sistema de autocuración en varios revestimientos, incluso en la pintura de un barco militar comercial.
La mayor parte del trabajo en materiales autocurativos, incluidos los desarrollados por el grupo de Illinois, ha tenido como objetivo incorporarlos a diversas estructuras, restaurando las propiedades mecánicas de las paredes para que no se desmoronen o de las alas de los aviones para que no se fracturen. La clave de la tecnología de recubrimiento, dice Braun, fue encapsular el catalizador. Si no está protegido, el catalizador podría degradar el revestimiento mismo; encapsularlo hace que el sistema sea compatible con una amplia gama de pinturas y recubrimientos.
Estas pinturas no serán adecuadas para lugares donde la estética es importante, como la parte superior de un automóvil, dice Braun. Las cápsulas tienen un diámetro de 10 a 100 micrómetros, por lo que los recubrimientos más delgados que las incorporen serían ásperas al tacto. Larry Evans, CEO de Autonomic Materials, dice que los primeros mercados objetivo incluyen industrias en las que el rendimiento es clave, como barcos, plataformas petrolíferas y tuberías, donde los metales están expuestos a entornos hostiles y desconectar los sistemas para repintarlos con frecuencia es costoso. Evans dice que el sistema de autocuración está listo para su comercialización y que la empresa tiene asociaciones con las principales empresas de recubrimiento.