Una cerámica resistente a la tensión
Los seres humanos han utilizado la cerámica y los metales durante miles de años para fabricar objetos, como vasijas y herramientas o componentes estructurales. Aunque normalmente se piensa que los metales son más duraderos y que la cerámica es más delicada, los materiales cerámicos son muy duros y resistentes bajo presión. Sin embargo, son frágiles, lo que significa que se pueden deformar muy poco y que se pueden romper de forma repentina. Por otro lado, los metales son maleables y dúctiles: es posible aplicarles presión o darles formas diferentes sin que se rompan. El proyecto SISCERA, financiado con fondos europeos, ha conseguido equiparar los dos materiales al comercializar la primera cerámica del mundo con plasticidad previsible inducida por transformación.
Saber cuándo es suficiente
Los defectos críticos distribuidos aleatoriamente en la cerámica durante su fabricación producen fragilidad, lo que provoca fallos. Las ventajas de utilizar cerámica suelen contrarrestarse con la necesidad de reducir la presencia de defectos a través de procedimientos de fabricación y ensayos que resultan caros y que requieren mucho tiempo. Con los compuestos cerámicos de SISCERA, los fallos se minimizan y son mucho más previsibles. Tal como explica Nicolas Courtois, coordinador de SISCERA en Anthogyr: «Nuestros compuestos cerámicos son únicos porque pueden deformarse considerablemente antes de fallar a un nivel de tensión definido y ajustable. Además, el fallo no está relacionado con los defectos, por lo que los métodos convencionales de diseño y procesamiento resultan adecuados, lo cual simplifica su adopción por parte de los diseñadores y, al mismo tiempo, aumenta el valor añadido de la cerámica. En conjunto, nuestros compuestos cerámicos innovadores combinan los beneficios de los metales con las ventajas de la cerámica, es decir, la estabilidad química, la inercia y la resistencia al desgaste y la abrasión». Esto significa que pueden ser una alternativa interesante a los metales para muchas aplicaciones de ingeniería.
De los huesos a la industria y a bienes de consumo
Tal como afirma Jérôme Chevalier, director adjunto de Investigación en el INSA Lyon y responsable del departamento de Salud y Bioingeniería: «En las primeras etapas del proyecto, nos vimos obligados a volver a introducir el desarrollo para satisfacer las expectativas del nuevo diseño. Gracias a este reto inicial, conseguimos una “cartera” de materiales que puede adaptarse a la aplicación en lugar de la solución única que habíamos planeado al principio». El equipo de SISCERA se centró principalmente en el mercado de los implantes biomédicos, especialmente los que requieren fijación ósea (osteointegración), como los implantes dentales y articulares. El equipo aplicó un enfoque racional de «material desde el diseño» para abordar los requisitos concretos de un implante dental, como la resistencia, la dureza, la estabilidad y la modificación de superficie. La cerámica ofreció una osteointegración mejorada. Los resultados demostraron que la combinación de material y modificación de superficie funciona mejor que las superficies de los implantes de titanio actuales, lo que permite que los implantes se adhieran mejor al hueso más rápido: una fijación el doble de fuerte en cuatro semanas. El implante dental ya está en fase de validación preclínica. Según Courtois y Chevalier, aún quedan muchos usos por descubrir en estos materiales únicos. «Al final del proyecto, mostramos que la transformación plástica era reversible. En este sentido, se trata de un material cerámico con memoria de forma», añaden. Ya hay un compuesto cerámico disponible para uso industrial y en estos momentos se está probando una aplicación potencial a gran escala para bienes de consumo. Estos compuestos cerámicos innovadores que se deforman considerablemente sin romperse revolucionarán aplicaciones que van de la biomedicina a la ingeniería.
Palabras clave
SISCERA, cerámica, metales, compuestos, implante dental, osteointegración, fragilidad, deformable, memoria de forma, plasticidad
