Los materiales poliméricos

Los materiales poliméricos y su estructura molecular en nuestra vida diaria

Gabriela Hernández Villanueva

Los materiales poliméricos sintéticos o conocidos comúnmente como “plásticos” forman parte de la mayoría de los accesorios o dispositivos que utilizamos en nuestra vida diaria.

A diferencia de los materiales policristalinos como los metales y los cerámicos, los polímeros presentan una estructura y morfología muy compleja, caracterizada por una “mezcla íntima de fases cristalinas y fases amorfas”, o bien por “una sola fase completamente amorfa”, dependiendo de la complejidad de su estructura química, la cual es de tipo macromolecular.

Mediante microscopía de fuerza atómica (por sus siglas en inglés AFM), en la Facultad de Ingeniería Mecánica y Eléctrica (FIME) de la Universidad Autónoma de Nuevo León, (UANL), han logrado obtener imágenes 3D de muestras de polipropileno, en las que se puede identificar con detalle los aspectos morfológicos a nivel de la superficie que define a la compleja estructura semicristalina (en forma de esferulitas) de estos materiales.

Los materiales poliméricos y su estructura molecular en nuestra vida diaria

Como una consecuencia directa de la presencia de fases amorfas en los polímeros, sus propiedades macroscópicas siguen también un comportamiento complejo que es función del tiempo (lo que se conoce como fenómenos de relajación). El hecho anterior, hace que los polímeros no puedan ser abordados para su análisis de forma precisa mediante las herramientas tradicionales de la física y las matemáticas.

En este sentido, el doctor Martín Edgar Reyes Melo, profesor investigador de la FIME, desarrolla actividades de investigación concernientes al estudio de materiales poliméricos, así como también de materiales híbridos (mezcla íntima de un material inorgánico con una matriz orgánica de tipo polimérico), utilizando el cálculo fraccional (o también conocido como método de derivación e integración del orden arbitrario), con la finalidad de obtener modelos que describan de manera más precisa el comportamiento macroscópico de las propiedades de estos materiales.

“Se les llama polímeros a estos materiales porque su estructura molecular está en forma de cadena constituida de unidades repetitivas (denominadas meros); si pudiéramos ver un conjunto de moléculas de polímero a simple vista, las veríamos como una sopa de espagueti. Ese tipo de estructura muy particular les da propiedades muy interesantes, ya que ni son completamente sólidos ni son completamente líquidos. A ese comportamiento intermedio le llamamos visco-elasticidad y es producto del carácter semicristalino de estos materiales”.

“No es de mucha utilidad, obtener mediciones experimentales de las propiedades macroscópicas de los polímeros sino contamos con un modelo apropiado que nos permita interpretar de manera correcta su relación estructura-propiedades”, comentó el investigador.

Los datos experimentales para estos materiales se obtienen principalmente mediante las siguientes técnicas experimentales: Análisis Mecánico Dinámico (por sus siglas en ingles DMA), Reometría Tradicional, y también bajo la acción de un campo eléctrico o bien, bajo la acción de un campo magnético.

“A la fecha son varios los trabajos reportados en revistas internacionales en los que se han abordado el estudio de la relación entre la estructura y las propiedades mecánicas y eléctricas de sistemas poliméricos, así como también el estudio del comportamiento magnético de materiales híbridos, en todos los casos utilizando el cálculo fraccional para poder determinar de manera cuantitativa la movilidad molecular de los polímeros asociada a sus propiedades macroscópicas”.

“Estos resultados han servido de base para el desarrollo de nuevos materiales híbridos polifuncionales, lográndose obtener en fechas recientes, la síntesis de un nuevo material híbrido magnético a base de nanopartículas de óxido de fierro en una matriz polimérica de carboximetilcelulosa (CMC). Utilizando como herramienta de base al cálculo fraccional, la evaluación de las propiedades reológicas y magnéticas de este nuevo material en forma de película delgada, nos muestra el enorme potencial que tiene este nuevo material híbrido”, puntualizó Reyes Melo.

Martín Edgar Reyes Melo realizó sus estudios de maestría en la Facultad de Ingeniería Mecánica y Eléctrica de la UANL; obtuvo su título de Doctor en Ciencia de Materiales en la Universidad Paul Sabatier en Tolouse, Francia. Como producto de los trabajos de investigación realizados durante su doctorado se ha establecido estrecha colaboración entre investigadores franceses y los pertenecientes al Cuerpo Académico Consolidado de Caracterización y Síntesis de Materiales de la FIME.

A la fecha de publicación de este artículo, Reyes-Melo labora como profesor- investigador de tiempo completo en la División de Posgrado de la FIME.

Fuente: UANL