Los materiales bioinspirados (BIM) son materiales sintéticos cuya estructura y propiedades son similares a los materiales naturales o a la materia viva. Estos materiales tienen el potencial de mejorar los materiales estructurales, textiles y equipos de protección debido a su durabilidad y propiedades de autocuración.
La Dra. Vanessa Restrepo, profesora asistente en el Departamento de Ingeniería Mecánica J. Mike Walker '66, y su equipo en el Laboratorio de Materiales Bioinspirados (BIM) tienen como objetivo crear materiales bioinspirados con comportamientos mejorados centrándose en la naturaleza de las proteínas. para desarrollar compuestos de unión de sacrificio (uniones que se rompen antes de que se rompa el vínculo estructural principal) utilizando materiales adhesivos no lineales.
Este artículo fue publicado en Materiales y Diseño .
Esta investigación podría impactar significativamente la infraestructura eléctrica cableada en condiciones climáticas adversas. Con estos materiales, los cables podrían estirarse y extenderse para soportar el peso adicional de la acumulación de hielo o la caída repentina de árboles causada por fuertes vientos. Esta flexibilidad podría evitar la rotura del cable, lo que significa menos interrupciones en el servicio eléctrico.
"Nuestro compromiso sigue dedicado al avance de los materiales bioinspirados y sus aplicaciones en diversas industrias", dijo Restrepo. "Estamos entusiasmados con el impacto potencial de estos materiales y su contribución al desarrollo de productos más resistentes y sostenibles".
Según Restrepo, los adhesivos no lineales se refieren a un comportamiento de desplazamiento de fuerza que se desvía de una trayectoria bilineal, a diferencia de los adhesivos convencionales. A diferencia de los adhesivos tradicionales, la relación fuerza-desplazamiento de los adhesivos no lineales no sigue un patrón sencillo de dos etapas. En cambio, exhibe un comportamiento más complejo y variable a medida que se aplican fuerzas externas.
Para abordar esta investigación, Restrepo está utilizando una estrategia de escala cruzada, integrando materiales adhesivos no lineales e imanes opuestos para formar compuestos de enlaces de sacrificio similares a los que se encuentran en proteínas como la interfaz del nácar, que es un ladrillo y Mortero material natural 3000 veces más resistente a la fractura que sus componentes.
Su enfoque implica la utilización de compuestos de enlace de sacrificio que imitan los mecanismos biológicos naturales, lo que permite la disipación de energía y la autocuración en caso de falla mecánica. La carga externa rompe los enlaces de sacrificio de los compuestos de enlace de sacrificio y los imanes opuestos unen la interfaz separada, lo que permite la reforma de sus enlaces de sacrificio y la autorreparación del compuesto después de soportar grandes tensiones.
"Esto difiere significativamente de los materiales actuales que carecen de estas capacidades intrínsecas de autorreparación, lo que da como resultado productos desechables y de un solo uso", dijo. "Nuestra investigación propuesta analiza la posibilidad de crear mecanismos de disipación de energía autorreparables y multiuso, como los anticaídas".
La incorporación de estos materiales innovadores podría dar lugar a productos más duraderos, más rentables y más sostenibles que requieran un reemplazo menos frecuente, lo que eventualmente resultaría en el desarrollo de materiales autorreparables utilizados en diversos artículos cotidianos, como equipos de protección y textiles. /P>
El laboratorio BIM se asoció con el Dr. Ramsés Martínez, profesor asociado de la Universidad Purdue, para realizar esta investigación. Este método fue patentado recientemente por Restrepo y su equipo.
Más información: Vanessa Restrepo et al, Diseño a escala cruzada de compuestos disipadores de energía utilizando interfaces autorreparadoras basadas en enlaces de sacrificio, Materiales y diseño (2023). DOI:10.1016/j.matdes.2023.112283
Proporcionado por la Universidad Texas A&M
