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ACADÉMICOS DE LA UNAM DESARROLLAN COMPUESTOS NANOMÉTRICOS

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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