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Materiales porosos ligeros con gran potencial para numerosas aplicaciones

Desde obtener mejores tratamientos y resultados en la atención sanitaria hasta fomentar la sostenibilidad reduciendo la huella de carbono y limitando el consumo de materias primas, el proyecto financiado con fondos europeos NanoGrow está ayudando a los materiales avanzados a alcanzar todo su potencial.
Materiales porosos ligeros con gran potencial para numerosas aplicaciones
Aunque los materiales avanzados cuentan con un gran reconocimiento por ser tecnologías de capacitación esenciales, primero deben desarrollarse completamente. Con este fin, el proyecto NanoGrow ha desarrollado una novedosa estrategia para fabricar materiales avanzados ligeros y muy porosos con una estructura de poros controlada, propiedades mecánicas y una funcionalidad adicional.

Para desarrollar este material, los investigadores utilizaron una técnica para «cultivar» nanocompuestos de polímeros como revestimientos conformados en sustratos porosos, como la espuma de célula abierta. El revestimiento se aplicó mediante un montaje capa a capa, que deposita secuencialmente capas finas de materiales alternos. «Con esta técnica para depositar capas alternas de nanoarcilla y polímero, creamos nanocompuestos muy reforzados que disponen de una estructura física con una gran resistencia mecánica y rigidez», afirma el investigador del proyecto Andrew Hamilton.

Los investigadores también estudiaron el uso de carga mecánica como un parámetro de procesamiento para concentrar una mayor deposición de revestimientos más gruesos en zonas sometidas a mayor carga. «Al ajustar los parámetros de grosor, composición y procesamiento, fabricamos materiales personalizados adecuados para una amplia gama de aplicaciones específicas, incluyendo materiales porosos de andamiaje para la ingeniería de tejidos y estructuras porosas ligeras para aplicaciones aeroespaciales y de transporte», dice Hamilton.

Materiales avanzados, aplicaciones prácticas

En el sector de la atención sanitaria, los materiales porosos desarrollados por NanoGrow se emplean como andamiajes de tejidos técnicos que reparan daños extensos demasiado grandes como para que se curen mediante el proceso de sanación natural. Por ejemplo, en nuestra estructura ósea, podemos sufrir defectos de tamaño tan crítico a causa de lesiones traumáticas o del reseccionado quirúrgico de tumores óseos. En tales casos se emplean materiales de andamiaje para sustituir el hueso dañado y guiar el proceso de sanación.

«El material de andamiaje debe proporcionar suficiente porosidad para permitir que las células migren al interior de la estructura, donde se fijan, crecen y depositan hueso nuevo, pero también debe ofrecer suficiente soporte mecánico al tejido en proceso de curación y permitir, en la medida de lo posible, una funcionalidad y actividad normales», afirma Hamilton. «Las notables propiedades mecánicas de los nanocompuestos físicos utilizados en NanoGrow contribuyen a lograr combinaciones de mayor porosidad y las propiedades mecánicas son mayores que con los materiales de andamiaje porosos tradicionales».

Según Hamilton, la combinación de alta porosidad y elevadas propiedades mecánicas también puede mejorar la eficacia en aplicaciones donde el peso es esencial, como en los aviones y las aeronaves. «En tal caso, proporcionar el nivel necesario de soporte mecánico en una determinada pieza mediante materiales con propiedades mecánicas específicas y de alta porosidad, y, en consecuencia, de menor peso, puede mejorar la eficacia en el uso del combustible y la autonomía, además de reducir el consumo de combustible y las emisiones de CO2», añade.

Seguir creciendo

El proyecto NanoGrow ha creado satisfactoriamente novedosos sistemas de materiales y técnicas de fabricación con el potencial de impulsar otras innovaciones. Aunque el proyecto ya ha finalizado, Hamilton menciona que muchos de los investigadores de NanoGrow siguen mejorando los sistemas de materiales y las técnicas desarrollados durante el proyecto. «Me siento orgulloso de que los investigadores que trabajaron en NanoGrow sigan utilizando las técnicas e ideas del proyecto en el trabajo que realizan en sus nuevos puestos de investigación», concluye.

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Palabras clave

NanoGrow, materiales avanzados, nanomateriales, nanocompuestos, materiales porosos
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