Materiales cerámicos de nueva generación
Las labores desempeñadas en el marco del proyecto BISM (Bio-inspired structural materials) han comprendido la congelación de suspensiones cerámicas utilizando una técnica conocida como moldeo por congelación («freeze-casting» o distribución en plantilla de hielo), con el objetivo de crear materiales cerámicos poliméricos resistentes, dotados de una tenacidad excepcional. Los andamios porosos producidos se han rellenado seguidamente con un metal o polímero para crear compuestos semejantes al nácar. El nácar es un compuesto natural que exhibe una resistencia a la fractura superior en varios órdenes de magnitud a la de cada uno de sus constituyentes. El equipo investigador también ha empleado el proceso de moldeo por congelación para fabricar redes celulares de porosidad elevada a base de grafeno. Este proceso permitió a los científicos manipular la densidad, el tamaño de celda y la forma estructural, y así modificar características como la superficie libre, la elasticidad, la resistencia específica, el coeficiente de pérdida de carga y la conductividad. Se han explorado aplicaciones nuevas para este proceso, como la amortiguación energética, los supercondensadores tolerantes a la compresión y los catalizadores, así como cualquier otra aplicación en la que se requieran los fenómenos de separación, absorción o filtrado. El método de distribución en plantilla se ha ampliado a las «plantillas blandas», en particular emulsiones, para generar estructuras complejas. Como resultado se han logrado partículas cerámicas con capacidad de respuesta que se pueden ensamblar o desensamblar en el seno de una emulsión a partir de un estímulo externo. Esta técnica se puede utilizar para construir andamios cerámicos extremadamente resistentes y rígidos a la vez que altamente porosos, manipulables en lo que se refiere al tamaño de poro. Los resultados de este proyecto han allanado el camino hacia la producción a gran escala de estructuras y compuestos porosos complejos y de peso reducido. La conjugación de la selección de materiales y el control estructural ha dado como resultado unas propiedades exclusivas y ha abierto la puerta a nuevas oportunidades para una amplia gama de aplicaciones. Entre ellas filtros, andamios y recubrimientos cerámicos para la tecnología de los tejidos, así como recubrimientos cerámicos refractarios y membranas de control de temperatura. El proyecto BISM aportó datos nuevos sobre el comportamiento de las suspensiones coloidales y las emulsiones, el crecimiento de las fibras de carbono y los parámetros que controlan la respuesta mecánica de algunas estructuras complejas. Sus resultados serán por lo tanto de gran interés para todos aquellos que se dedican a los campos de la ciencia de los materiales, la química y la biología. Se prestará especial atención a los materiales cerámicos osteoides que se han creado para utilizar en implantes ortopédicos. Los híbridos cerámicos metálicos podrán utilizarse en temperaturas muy elevadas y bajo condiciones extremas.
Palabras clave
Materiales cerámicos, materiales estructurales, moldeo por congelación, freeze-casting, andamios porosos, suspensiones coloidales, emulsiones
