Nanotecnología contra la corrosión de materiales

Con aplicaciones directas a la industria, los doctores Efraín Rubio Rosas y Jenaro Varela Caselis desarrollaron recubrimientos anticorrosivos de alto desempeño a base de materiales híbridos y nanocompuestos usando polímeros y cerámicos a escala nanométrica.

Al recubrir materiales como el acero inoxidable, plástico, vidrio y acero al carbón, con estos compuestos se logra obtener películas protectoras que, además de proporcionar mayor resistencia a la abrasión y protección a la corrosión en la superficie, conservan una alta transparencia óptica.

Para realizar estos recubrimientos avanzados se combinó a nivel molecular el polímero con el cerámico para generar enlaces químicos que permitieran obtener una gran resistencia al rayado, una excelente adhesión y un rechazo efectivo a ciertas sustancias corrosivas, a fin de que tarden más tiempo en penetrar al sustrato metálico, explica en entrevista el doctor Jenaro Varela Caselis, coordinador del Laboratorio de Espectroscopía y Análisis Térmicos del Centro Universitario de Vinculación y Transferencia de Tecnología (Cuvytt) de la Benemérita Universidad Autónoma de Puebla (BUAP).

“Usamos aditivos que son modificados químicamente para que tengan grupos funcionales compatibles con el sustrato metálico y los polímeros. El polímero tradicional es un material flexible, de baja estabilidad térmica y de poca resistencia al rayado y al desgaste, pero al combinarlo con el cerámico lo que se logra es que adquiera una gran resistencia a los rayos UV (ultravioletas), mayor resistencia al rayado y al desgaste y que aumente su estabilidad térmica y su adhesión a los sustratos”.

Plásticos y metales

Los recubrimientos anticorrosivos están diseñados generalmente para metales, principalmente aquellos que son susceptibles a la corrosión como el acero al carbón; sin embargo, en el Cuvytt los doctores Rubio Rosas y Varela Caselis también desarrollan recubrimientos protectores para plásticos, en específico para el polimetilmetacrilato, un material comercialmente muy usado debido a su alta transparencia, mucho mayor que el vidrio; no obstante, tiene la desventaja de ser altamente susceptible al rayado, por lo que su durabilidad se reduce considerablemente.

“Para el polimetilmetacrilato creamos un recubrimiento para incrementar su tiempo de vida hasta tres veces más, manteniendo su calidad de alta transparencia óptica. En este caso también se combinaron polímeros con cerámicos a través de aditivos llamados agentes acoplantes que hacen que se logre una buena compatibilidad y adhesión entre el polímero, el cerámico y el plástico”, refiere el doctor Varela Caselis.

Para estos recubrimientos ya se tramitaron dos solicitudes de patente ante el Instituto Mexicano de la Propiedad Industrial (IMPI), una para el uso del recubrimiento en plásticos y la otra por su aplicación en metales, con números de registro MX/a/2014/010294 y MX/a/2015/008527.

La combinación de polímeros y cerámicos no se puede llevar a cabo por sí sola porque son materiales incompatibles y puede presentarse una segregación de componentes, así que para lograr la homogeneización se tiene que llevar a cabo modificaciones a nivel molecular de uno de los componentes para que la unión sea química y no solo se trate de un mezclado mecánico.

Hacia los materiales inteligentes

Después de lograr estos recubrimientos altamente resistentes a la corrosión, los investigadores señalan que seguirán desarrollando técnicas para su perfeccionamiento con los llamados materiales inteligentes: aquellos que tienen la capacidad de regenerarse por sí solos cuando presentan alguna falla.

Al respecto, el doctor Efraín Rubio Rosas, coordinador del Área de Investigación Aplicada del Cuvytt, explica que los materiales inteligentes responden a ciertos estímulos, por ejemplo si se genera una fractura, liberan aditivos que polimerizan y recubren el área dañada.

“Se plantea la posibilidad de que los recubrimientos tengan una conducción eléctrica, mediante la manipulación del grafeno, e incluso que estas soluciones sean autorreparables, de tal manera que al presentar el material un punto de corrosión o fractura, el recubrimiento tenga la capacidad de restaurarse por sí solo”, añade el doctor Rubio Rosas.

Estos recubrimientos inteligentes funcionan a través de nanocápsulas, que en su interior tienen aditivos que se liberan al momento de presentarse una fisura, esta reacción repara el mismo recubrimiento.

Aplicaciones variadas

Los investigadores coinciden en que las técnicas para mejorar estos materiales son variadas, tanto como son sus aplicaciones. Entre ellas mencionan que los recubrimientos creados en el Cuvytt pueden ser utilizados en las plataformas de Pemex, ubicadas en aguas marinas, donde las condiciones son en extremo corrosivas y se requiere de materiales altamente resistentes.

Asimismo, buscan que los recubrimientos tengan una interacción hidrofóbica que, aplicada al vidrio del parabrisas, permitiría mayor visibilidad al conductor en caso de lluvia o neblina, ya que evitaría la adherencia de gotas de agua en el cristal.

En cuanto a las cualidades de dureza y transparencia, el recubrimiento tendría una utilización adecuada en metales, ya que por esta característica se permitiría observar los posibles daños en otras capas de recubrimiento, o incluso de la misma estructura, o bien hacer una deposición superficial en la última capa de pintura de los automóviles para lograr mayor resistencia al rayado y conservación del brillo.

De igual forma, estos recubrimientos son altamente recomendables en cualquier tipo de lentes, especialmente los de contacto, así como en otros materiales plásticos susceptibles al rayado.

EFraín Rubio Rosas [email protected] Jenaro Varela Caselis [email protected]