Estudio teórico y computacional de los materiales autoregenerables

Abstract

Hoy en día, los polímeros están presentes en gran variedad de aplicaciones, desde la fabricación de aparatos electrónicos y utensilios, hasta en la industria de la construcción y en la fabricación de vehículos. Uno de los principales problemas que sufren estos materiales es la aparición de microgrietas internas en su estructura, difíciles de detectar, que con el tiempo reducen las propiedades mecánicas de estos materiales hasta que finalmente fallan y se rompen, reduciendo su tiempo de vida útil. En los últimos años, con la intención de reducir la formación de estas microgrietas y alargar el uso y durabilidad de los materiales, se han investigado los llamados “materiales autorregenerables”. Estos materiales, típicamente poliméricos, son capaces de regenerar los enlaces rotos por la formación de grietas, bien sea por la propia reversibilidad de los enlaces intermoleculares (método de regeneración intrínseca), o por la existencia de unas microcápsulas distribuidas por el material que, al entrar en contacto con una grieta, liberan un agente regenerante capaz de difundirse y reaccionar para recuperar las propiedades mecánicas (método de regeneración intrínseca). En este trabajo, se estudia la regeneración intrínseca de sistemas poliméricos estrellados tanto de forma teórica, a través sistemas de ecuaciones diferenciales, como de forma computacional, generando sistemas poliméricos y simulando la regeneración ante una grieta una computadora mediante programas informáticos de dinámica molecular. Si bien el estudio computacional no es un método propiamente experimental, sí que permite obtener resultados generales a medio camino entre la teoría y el laboratorio. De forma adicional, en este trabajo también se busca desarrollar una función que permita simular por dinámica molecular, un método de reacción química basado en criterios termodinámicos, como los potenciales existentes entre los átomos, y parámetros físicoquímicos como la energía o fuerza de enlace (ε) y la energía de activación (Ea).