(PhysOrg.com) - En el pequeño mundo de las nanoestructuras, Un equipo de científicos e ingenieros de polímeros de la Universidad de Massachusetts Amherst ha descubierto cómo hacer reparaciones a nanoescala en una superficie dañada equivalente a rellenar un parachoques de automóvil rayado en lugar de volver a revestir toda la pieza. El trabajo se basa en una predicción teórica de la ingeniera química y coautora Anna Balazs de la Universidad de Pittsburgh.

Su descubrimiento se informa esta semana en la edición actual de Nanotecnología de la naturaleza . La nueva técnica tiene muchas implicaciones prácticas, especialmente que reparar una superficie dañada con este método requeriría cantidades significativamente menores de material, evitando la necesidad de recubrir superficies enteras cuando solo una pequeña fracción está agrietada, dice el líder del equipo y científico de polímeros de UMass Amherst, Todd Emrick.

"Esto es particularmente importante porque incluso las fracturas pequeñas pueden provocar fallas estructurales, pero nuestra técnica proporciona una reparación sólida y eficaz. La necesidad de Los mecanismos eficientes de recubrimiento y reparación son omnipresentes hoy en día en todo, desde las alas de los aviones hasta los materiales microelectrónicos y los dispositivos de implantes biológicos. " él añade.

A nanoescala, las áreas dañadas típicamente poseen características bastante distintas de la superficie circundante intacta, incluyendo topografía diferente, características de humectación, rugosidad e incluso funcionalidad química, Emrick explica. Él añade, "Anna Balazs predijo, usando simulación por computadora, que si las nanopartículas se mantuvieran en un cierto tipo de microcápsula, sondearían una superficie y liberarían nanopartículas en ciertas regiones específicas de esa superficie, "Permitiendo efectivamente una reparación puntual.

Esta visión de cápsulas que sondean y liberan su contenido de forma inteligente moda desencadenada, conocido como "reparar y listo, "es característico del proceso biológico, como en los glóbulos blancos, Agrega Emrick.

Él dice que el trabajo experimental para apoyar el concepto requería una comprensión de la química, aspectos físicos y mecánicos del encapsulado y liberación controlada de materiales, y se logró mediante la colaboración entre tres laboratorios de materiales poliméricos en UMass Amherst, dirigido por Alfred Crosby, Thomas Russell y él mismo.

Los investigadores muestran cómo el uso de un tensioactivo polimérico estabiliza las gotas de aceite en el agua (en gotas o cápsulas de emulsión), encapsular nanopartículas de manera eficiente, pero de una manera en la que se puedan liberar cuando se desee, ya que la pared de la cápsula es muy delgada.

"Luego descubrimos que las cápsulas que contienen nanopartículas ruedan o se deslizan sobre sustratos dañados, y depositan muy selectivamente su contenido de nanopartículas en las regiones dañadas (agrietadas). Debido a que las nanopartículas que usamos son fluorescentes, su localización en las regiones agrietadas es claramente evidente, como lo es la selectividad de su localización ".

Utilizando la deposición rápida y selectiva de material sensor en regiones dañadas, su trabajo innovador también proporciona un método preciso para detectar sustratos dañados, enfatiza. Finalmente, las nuevas técnicas de encapsulación permiten la entrega de objetos hidrofóbicos en un sistema a base de agua, excluyendo además la necesidad de disolventes orgánicos en procesos industriales que son desfavorables desde un punto de vista medioambiental.

Emrick dice:"Habiendo comprendido el concepto de forma experimental, De cara al futuro, ahora esperamos demostrar la recuperación de las propiedades mecánicas de los objetos recubiertos ajustando la composición de las nanopartículas que se entregan ".