Plásticos con propiedades especiales

Los resultados de su investigación en materiales compuestos se fundamentan en la inclusión de nanopartículas inorgánicas en plásticos que impiden el paso, según el tipo de partículas, de radiación ultravioleta, campos eléctricos, magnéticos… sin alterar la transparencia de los mismos. Los materiales compuestos se basan en la combinación de materiales distintos  (generalmente un refuerzo y una matriz) con objeto de alcanzar propiedades mejoradas.

Hasta ahora son muchas las aplicaciones que se les han encontrado, desde la fabricación de raquetas de tenis hasta la obtención de distintos componentes en la industria aeroespacial. Sin embargo, hoy en día, son muchos los esfuerzos dirigidos a encontrar materiales fácilmente moldeables que permitan obtener productos con geometrías complejas y que a la vez presenten nuevas propiedades específicas. En principio, estos materiales se pueden obtener mediante la mezcla adecuada de partículas con las propiedades específicas requeridas y un plástico fácilmente moldeable.

La investigación desarrollada por el Grupo de Materiales Compuestos Poliméricos e Interfases de la Universidad Carlos III de Madrid (UC3M) se basa en la distribución homogénea de nanopartículas inorgánicas en polímeros termoplásticos. Según explica Javier González, del departamento de Ciencia e Ingeniería de Materiales e Ingeniería Química de la UC3M, “las nanopartículas de óxido de titanio absorben la luz ultravioleta dejando pasar la luz visible si están bien dispersas en un polímero transparente”. “Pero si se forman aglomerados de estas nanopartículas, se pueden producir fenómenos de dispersión de la luz visible, que harían que el material fuera opaco a dicha radiación, no permitiendo que el material se pueda emplear para fines en los que la transparencia a la luz visible sea necesaria”, puntualiza.

La clave del asunto es conseguir distribuir estas nanopartículas de manera uniforme, para que estén aisladas unas de otras y evitar que se formen aglomerados de las mismas. Para estudiar la dispersión de estas partículas tan pequeñas los investigadores han utilizado un microscopio de fuerza atómica, que permite obtener imágenes de estas diminutas partículas con diámetros inferiores a los 50 nanómetros.

“En general, cuando se alcanzan porcentajes superiores al cinco por ciento en peso de nanopartículas, se suelen formar aglomerados”, comenta J. González. “En cambio, nosotros hemos logrado, de momento, introducir hasta un diez por ciento en peso de nanopartículas sin que se formen agregados, consiguiendo que estén totalmente aisladas unas de otras en un material procesable”, asegura.

El método que han empleado para obtener estos resultados ha sido la molienda mecánica de alta energía, una especie de mortero con bolas de acero inoxidable donde se mezcla durante horas el polímero termoplástico con las nanopartículas a base de una agitación muy fuerte. “Con ello se consigue que se incrusten las nanopartículas dentro del polímero de una forma homogénea y se obtiene una mezcla extraordinaria, lista para su procesado y fabricación”, dice J. González.

 “No ha habido nadie, que yo sepa, que haya podido demostrar con imágenes claras una dispersión total con cantidades tan grandes de nanopartículas como hacemos nosotros”, como explican en un artículo científico publicado recientemente en la revista Journal of Colloid and Interface Science. Pero J. González no se da por satisfecho, y apunta los retos que les esperan: “todavía tenemos que seguir estudiando las propiedades de estos materiales para determinar el porcentaje óptimo de la mezcla, sin olvidar analizar otro tipo de nanopartículas que pudieran dar lugar a otro tipo de propiedades concretas, como eléctricas, magnéticas, térmicas y un largo etcétera”, concluye.