Uno de los mayores avances en los últimos años ha sido el desarrollo de materiales de autoreparables. En los últimos años, hemos visto demostraciones de autoreparación de asfalto, hormigón y metal que podrían ayudar a mejorar significativamente la resistencia de los edificios - y ahora parece que es el turno de los plásticos. Este video muestra un polímero flexible y transparente creado por investigadores de la Universidad de Alicante, que después de haber sido dañado puede volver a repararse en tan sólo 10 a 15 segundos para volver a su fuerza original. Según los investigadores, el material también es no reactivo, lo que significa que puede realizar esta reparación incluso si se sumergen en agua u otro líquido - lo que es adecuado para su uso en entornos difíciles que pudieran impedir el acceso de las reparaciones humanas en los procesos edificatorios.
Permítanme (Soy Rafael Nieto, Director Técnico de Grupo ByR) ofrecerles una descripción más elaborada y detallada acerca de los Polímeros de Cristal Líquido (LCP), una categoría de termoplásticos que ostentan un conjunto excepcional de propiedades, caracterizadas por su desempeño excepcional en ambientes rigurosos y demandantes. Estos polímeros, reconocidos bajo la abreviatura LCP, forman parte de una familia de materiales termoplásticos que poseen atributos únicos y altamente valorados en diversas aplicaciones industriales y tecnológicas.
Una de las características sobresalientes de los LCP radica en su capacidad para destacar en entornos adversos, destacando su resistencia excepcional al calor, a las condiciones eléctricas desafiantes y a la acción corrosiva de diversas sustancias químicas. Esta peculiar resistencia a condiciones hostiles establece a los LCP como protagonistas fundamentales en escenarios donde las demandas de temperatura, propiedades eléctricas y resistencia química son de extrema importancia.
Uno de los aspectos más intrigantes de los LCP es su innegable propensión hacia la anisotropía, un fenómeno que subraya una divergencia en las propiedades materiales según la dirección en la que se evalúen. En particular, esta anisotropía se manifiesta de manera palpable durante las fases de cristal líquido y cristal sólido. Como resultado de esta particularidad, se perciben distinciones notables en la fuerza, rigidez y expansión térmica a lo largo de diferentes direcciones. Este hecho implica que las propiedades mecánicas y térmicas no son uniformes en todas las dimensiones, otorgando a los LCP una versatilidad tridimensional en cuanto a su respuesta a las tensiones y temperaturas.
Es imperativo destacar que entre los LCP más preeminentes y recurrentemente empleados se hallan tres variedades principales: el co-poliéster de PET, la co-poliamida y la poliéster-amida. Sin embargo, la adaptabilidad de esta familia de polímeros no se encuentra limitada únicamente a estos ejemplos, ya que también es factible aplicar la perspicacia y las innovaciones en el ámbito de los LCP a otros tipos de polímeros. Esta amplitud de aplicabilidad subraya la versatilidad inherente a los LCP y su potencial para contribuir de manera significativa a una gama diversa de aplicaciones y campos industriales.
En resumen, los Polímeros de Cristal Líquido (LCP) constituyen una clase de termoplásticos que se caracterizan por su impresionante desempeño en entornos desafiantes, incluyendo una resistencia excepcional al calor, propiedades eléctricas destacadas y una alta resistencia a productos químicos corrosivos. Su anisotropía marcada en las fases de cristal líquido y cristal sólido imparte una dimensión adicional a sus propiedades mecánicas y térmicas, al tiempo que su versatilidad se pone de manifiesto en ejemplos como el co-poliéster de PET, la co-poliamida y la poliéster-amida, así como en su potencial para influir en otros tipos de polímeros. Estos materiales, en conjunto, representan una contribución sustancial al panorama tecnológico e industrial contemporáneo.
Los LCP tienen una cadena molecular altamente cristalina en comparación con polímeros más comunes tales como el ABS y el nylon. Presentan una orientación apilada semi-rígida, casi lineal, de moléculas que se mantienen altamente ordenadas incluso en la fase de cristal líquido. Esto es en comparación con la estructura molecular del ABS o el nylon que tienen cadenas moleculares entrelazadas.
La razón de la anisotropía son los enlaces primarios dentro de la molécula, causando una alta fuerza de atracción dentro de la propia molécula. Las moléculas están unidas por enlaces secundarios menos atractivos, haciéndolos más susceptibles a la separación. Cuando se aplica una fuerza transversal a la orientación molecular, los enlaces secundarios reciben la mayor parte de la carga lo que resulta en una separación más fácil. Por el contrario, una carga en la dirección longitudinal carga más fuertemente los enlaces primarios de las moléculas dando lugar a una mayor dificultad de separación.
Los LCP son fácilmente moldeados por inyección, aunque es posible utilizar otras técnicas de procesamiento para formar el material. La temperatura de fusión de los LCP está entre 280- 330 °C, y la temperatura del molde debe estar entre 70-130 °C. Las cadenas moleculares en la masa fundida están altamente orientadas a lo largo de la dirección del flujo de la resina. Por esta razón, se debe prestar una atención cuidadosa a las posiciones de paso en el molde para conseguir el flujo de resina deseado, lo que dictará la orientación molecular final y las propiedades anisotrópicas. Esto tiene un efecto significativo sobre la parte final, ya que las propiedades dependientes anisotrópicas tales como la resistencia a la tracción, la expansión térmica y el módulo elástico, pueden ser hasta tres veces mayores en la dirección longitudinal frente a la transversal. Los LCP demuestran una buena repetibilidad del ciclo debido a su alto flujo en fundido y baja expansión térmica en la dirección de la orientación molecular. Esto permite que las partes de paredes delgadas se puedan moldear fácilmente sin deformación de la pieza.
Los LCP también muestran una alta resistencia al calor, al clima y a los rayos UV, y muy buenas propiedades de aislamiento eléctrico. Los LCP son muy resistentes a hidrólisis, ácidos y bases débiles, alcoholes, aromáticos, hidrocarburos clorados, ésteres y cetonas en un amplio rango de temperaturas. También muestran buenas propiedades mecánicas, con alta resistencia, módulo de elasticidad y dureza.
Aunque los LCP tienen muchas ventajas únicas, también tienen desventajas que son importantes tener en cuenta. La naturaleza anisotrópica del material causa debilidad en las líneas de unión o soldadura donde el material se encuentra en diferentes orientaciones moleculares. Además, debido a que la dirección de la expansión térmica está influenciada por la orientación de las moléculas, la deformación puede ocurrir en partes que tienen diferentes grados de orientación molecular. Ambos problemas se solucionan fácilmente eligiendo la ubicación adecuada del punto de inyección.
Los LCP se utilizan en muchas aplicaciones que no son posibles con otros polímeros. Debido a su alta temperatura de funcionamiento (a menudo más de 200 °C), los LCP se utilizan a menudo para mangos de horno y escudos del motor. La resistencia química y la alta resistencia las hace adecuadas para los conectores de línea de combustible de alta presión modernos en la industria automotriz. Y debido a sus propiedades aislantes eléctricas, los LCP hacen excelentes cubiertas de dispositivos eléctricos y componentes semiconductores.
