• Octavio Manero y Antonio Sánchez
Solís, junto con su equipo del IIM, han trabajado con arcillas
de tamaño nanométrico que, combinadas con una resina
poliéster, son útiles en el sector médico; además,
este “compuesto plástico” podría emplearse
en la industria de la construcción
• El desarrollo, en proceso de patente, tiene múltiples
aplicaciones potenciales, entre ellas, la fabricación de agujas
de polímero reforzado con fibra de vidrio, que podrían
sustituir a las de acero inoxidable
Integrantes del Instituto de Investigaciones
en Materiales (IIM) de la UNAM, han desarrollado un compuesto a base
de arcillas de tamaño nanométrico con excelentes propiedades,
basado en materias primas nacionales y de bajo costo que, combinadas
con una resina poliéster especial, son útiles para el
sector médico.
Además, otros nanocompuestos poliméricos
basados en resinas termoplásticas y termofijas, desarrollados
por Octavio Manero Brito y Antonio Sánchez Solís, junto
con su equipo del IIM, podrían aplicarse en la industria cervecera
o de la construcción.
Las arcillas utilizadas presentan múltiples ventajas sobre las
nanopartículas convencionales; por ejemplo, en lugar de métodos
químicos, se emplea agua para exfoliar o separar sus “capas”
constitutivas, lo que permite mayor interacción con el plástico.
De ese modo, se logra el aumento de sus propiedades mecánicas.
El desarrollo, ganador en el Programa para
el Fomento al Patentamiento y la Innovación de la Coordinación
de Innovación y Desarrollo, y en proceso de patente, tiene múltiples
aplicaciones potenciales. Entre ellas, la fabricación de agujas
de ese polímero reforzado con fibra de vidrio, que podrían
sustituir a las de acero inoxidable en varios usos, como en catéteres;
hasta ahora, éstas sólo se fabrican en el extranjero y
representan hasta el 80 por ciento del costo de una jeringa.
Una vez mejorado el procedimiento, acotó
Manero Brito, el siguiente paso podría ser su aplicación
en la construcción, es decir, en la sustitución de las
varillas tradicionales. Estas tendrían la ventaja de no ser afectadas
por la corrosión, además de tener mayor dureza, ser muchas
veces más resistentes y más baratas.
Por otro lado, Sánchez Solís
explicó que si las partículas nanométricas se emplean
en la producción de botellas con termoplásticos, se disminuye
la propagación de gases a través de sus paredes, lo que
permite que el líquido contenido conserve sus propiedades por
un tiempo más prolongado.
En la actualidad, los envases para cerveza
se hacen de vidrio porque el plástico permite la difusión
de oxígeno de la atmósfera; en consecuencia, el producto
se oxida e induce un mal sabor. Con los materiales nanoestructurados,
se podrá contar con recipientes de baja permeabilidad, con una
enorme ventaja: pesan alrededor de 10 por ciento que los de vidrio.
“Tan solo en el transporte se ahorran recursos considerables”,
expuso.
Nanocompuestos
Sánchez recordó que los materiales
nanocompuestos se han usado desde hace centurias, por ejemplo, en las
vasijas de cerámica en China. Fue en la década de los
70 que comenzó su estudio sistemático.
Las nanoarcillas provienen de minerales que
al estar en contacto con un medio ácido, cambian su estructura
de amorfa a cristalina; entonces adquieren “orden” y se
pueden separar, exfoliar y obtener nuevas y mejores características.
En este caso, se trata de la arcilla montmorillonita, que se mezcla
con la resina poliéster, líquido viscoso.
Uno de los polímeros que más
se emplean en recubrimientos son las resinas termofijas, como la usada
por los universitarios. El doctorante Alejandro Rivera, académico
del Colegio de Ciencias y Humanidades, explicó que una vez que
se polimerizan, no es factible su reuso en procesos de moldeo.
Se ha observado que el empleo de las nanoarcillas
–contienen partículas del tamaño de la millonésima
parte de un milímetro, y por ello son muy suaves al tacto, como
el talco– presentan ventajas sobre los materiales tradicionales.
A semejanza de un paquete de naipes que se
conforma por muchas cartas individuales, un granito de esa arcilla también
se constituye de cientos de “capas” que se pueden exfoliar
o separar; por ello, aumenta de forma considerable la interacción
entre el “relleno” de polímero o plástico
y la arcilla.
Manero precisó que antes se usaban partículas
del orden de micras como cargas. Las nanométricas son mil veces
más chicas. Al “empequeñecerse”, su superficie
aumenta en correspondencia con el volumen que tienen; es una relación
geométrica.
Al respecto, añadió que muchas
de las propiedades mecánicas de estos materiales tienen que ver
con la superficie de sus partículas. De hecho, con un gramo de
esta arcilla se podría cubrir una superficie de 300 metros cuadrados;
el reto es separar las capas.
Agujas flexibles
¿Por qué sustituir las agujas
de acero inoxidable si funcionan desde hace muchos años?, planteó
Sánchez Solís. En primer lugar, porque su filo queda intacto
después de su primer uso y en muchos países se reutilizan,
desafortunadamente infectadas; en consecuencia, un número considerable
de personas en el mundo enferman de gravedad.
“Las agujas de acero tienen propiedades
muy por encima de las requeridas”. En cambio, en las de poliéster
con nanoarcillas el filo se termina después del primer uso, lo
que impide su reuso. Además, al sustituir el acero el costo se
reduce de manera notable. “No se desperdicia un material tan caro,
sino que se aprovecha otro más económico y manejable”.
En el procesado, prosiguió Rivera, las
agujas convencionales requieren de temperaturas altísimas, arriba
de mil grados, contra 200 para las nano-estructuradas, lo que representa
un ahorro considerable de energía.
Manero expuso que él y su grupo de colaboradores
han hecho contacto con empresas interesadas en procesos relacionados
con nanocompuestos, por lo que es cercana la posibilidad de que estos
desarrollos se apliquen.
Los proyectos surgen no de un aspecto teórico,
sino como respuesta a una necesidad industrial. “Investigamos
el terreno científico y hemos publicado varios artículos
sobre nanocompuestos, pero siempre consideramos su aplicación
y vínculo con la industria y la sociedad”, abundó.
Las metas de publicar resultados científicos,
obtener patentes y formar recursos humanos se cumplen junto con las
de generación de conocimientos y empleos, finalizaron los universitarios.
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