Los investigadores de ETH Zurich han desarrollado un nuevo tipo de laminado que cambia de color tan pronto como se deforma el material. De esta manera, los materiales que los investigadores pueden matar dos pájaros de un tiro:un material compuesto ligero que se inspecciona a sí mismo.

La construcción liviana se ha abierto camino en muchas áreas, especialmente la fabricación de automóviles, construcción naval y aeronáutica. Además de los metales ligeros tradicionales como el aluminio, magnesio o titanio, Las aplicaciones de soporte de carga incluyen cada vez más materiales compuestos. Esto está impulsando una necesidad simultánea de desarrollar nuevas técnicas y métodos para la detección temprana de daños o incluso la posible falla de materiales que aún no han sido estudiados.

Investigadores del Grupo de Materiales Complejos en ETH Zurich, trabajando en colaboración con investigadores de la Universidad de Friburgo, ahora han adoptado un enfoque que recientemente ha llamado la atención en la investigación de materiales:han creado un material liviano que usa un cambio de color para indicar deformaciones internas y, por lo tanto, posibles fallas del material en una etapa temprana. Compuesto por capas individuales, su laminado es translúcido, resistente a las roturas y, sin embargo, muy ligero.

Nácar artificial combinado con polímero

El laminado está compuesto por capas alternas de un polímero plástico y nácar artificial o nácar. Este último es una especialidad del Laboratorio de Materiales Complejos y se basa en el ejemplo biológico de la concha de mejillón. Consta de innumerables plaquitas de vidrio dispuestas en paralelo, que están compactados, sinterizado y solidificado utilizando una resina polimérica. Esto lo hace extremadamente duro y resistente a las roturas.

La segunda capa consiste en un polímero al que los investigadores agregaron una molécula indicadora sintetizada específicamente para esta aplicación en la Universidad de Friburgo. La molécula se activa tan pronto como el polímero experimenta fuerzas de estiramiento, y esto cambia su fluorescencia. Cuanto más se estira el material y más se activan estas moléculas, cuanto más intensa se vuelve la fluorescencia.

La fluorescencia indica piezas sobrecargadas

"Usamos moléculas fluorescentes porque puedes medir muy bien el aumento de la fluorescencia y no tienes que depender de la percepción subjetiva". "dice Tommaso Magrini, autor principal del estudio, que fue publicado recientemente en la revista Materiales e interfaces aplicados de ACS . El sistema también podría haberse configurado para producir un cambio de color que fuera directamente perceptible desde el exterior. Pero:"La percepción de los colores es subjetiva y es difícil sacar conclusiones sobre los cambios en el material, "Dice Magrini.

Con la ayuda de la fluorescencia, los investigadores ahora pueden identificar áreas sobrecargadas dentro del material compuesto incluso antes de que se formen las fracturas. Esto permite la detección temprana de áreas vulnerables en una estructura antes de que ocurra una falla catastrófica. Una posible aplicación del nuevo laminado es en componentes de las estructuras portantes que se encuentran en los edificios, aviones o vehículos, donde es fundamental detectar su falla en una etapa temprana.

Sin embargo, Queda por ver si el material puede producirse a escala industrial y cómo. Hasta aquí, existe solo a escala de laboratorio como prueba de concepto.