Development and applications of semicrystalline polymers: from shape memory to self-healing materials

Abstract

Las exigencias y comodidades del día a día hacen que el mundo en el que vivimos sea cada vez más automatizado y tecnológico, habiendo cada vez más interés en tener aparatos y materiales capaces de actuar por sí mismos. En este sentido, la ciencia juega un papel importante en la investigación y desarrollo de este tipo de sistemas. Por ello, cada vez es más habitual el estudio y desarrollo de materiales inteligentes, capaces de modificar alguna de sus propiedades al ser sometidos a un estímulo concreto. Tal es el caso de los polímeros con memoria de forma, que pueden cambiar su forma bajo la aplicación de un estímulo concreto.Este trabajo recoge sistemas basados en un mismo polímero entrecruzado de diferentes maneras (usando un peróxido y empleando radiación), así como un apartado dedicado a mezclas poliméricas con ionómeros. El estudio de caracterización de los diferentes sistemas se complementa con la posibilidad de aplicación de estos polímeros a diversos campos científico-tecnológicos.La memoria se basa en el empleo de un policicloocteno comercial, polímero semicristalino que presenta memoria de forma inducida térmicamente cuando se encuentra entrecruzado. Demostrada la efectividad de este polímero cuando es entrecruzado con peróxido de dicumilo, se ha probado como alternativa el entrecruzamiento con radiación gamma. De este modo, se han caracterizado las propiedades mecánico-térmicas, así como la capacidad de memoria de forma, de los nuevos materiales desarrollados. Adicionalmente, se ha analizado cómo varía el volumen libre con el grado de entrecruzamiento y, por tanto, con la memoria de forma de los sistemas, así como su influencia en la recuperación de la forma original. Las muestras tratadas con rayos gamma son no citotóxicas, abriendo la posibilidad de uso en el campo de la biomedicina.Así mismo, se han estudiado y desarrollado posibles aplicaciones tratando de aplicar estos sistemas al día a día. De esta forma, se ha desarrollado una superficiepatronada capaz de modificar su mojabilidad al variar las dimensiones de los micropilares realizados.Además, se ha pensado aprovechar el efecto de memoria de forma para tratar de alargar la vida útil de materiales convencionales. De este modo, se han realizado deformaciones superficiales en distintas formulaciones basadas en policicloocteno entrecruzado, y se ha comprobado la desaparición de las mismas al ser sometidas a una fuente de calor. Con ánimo no sólo de recuperar deformaciones, sino de reparar roturas, se ha creído conveniente mezclar estos polímeros con memoria de forma con moléculas bien conocidas por sus propiedades autorreparables, como son los ionómeros. Así, tras caracterizar estas mezclas mecánica-térmicamente y analizar su comportamiento de memoria de forma, se ha estudiado la capacidad de autorreparación de este tipo de sistemas, obteniendo resultados prometedores que auguran posibilidades de su uso en un futuro próximo.Por lo tanto, el conjunto de estudios realizados y los resultados obtenidos abren la posibilidad de aplicación de estos polímeros en diversos campos científico-tecnológicos, visibles a lo largo del trabajo, para así poder satisfacer las exigencias y comodidades del día a día.