materiales




Índice




1. Introducción

Los materiales biológicos son resultado de un proceso evolutivo que ha durado mucho tiempo, en el cual estos materiales han conseguido desarrollar propiedades extraordinarias que nos han sorprendido por mucho tiempo y que no hemos podido reproducir a pesar del gran avance tecnológico que hemos logrado en los últimos años.
Estos materiales presentandiversas propiedades al mismo tiempo, y son capaces de reaccionar a estímulos del exterior. Un ejemplo de esto son las antenas de los insectos que cuentan con una gran resistencia mecánica y pueden auto regenerarse y detectan información química y térmica.
Para adentrarnos en el tema primero tenemos que poder diferenciar el concepto de biomaterial del concepto de material biológico. Biomaterial esllamado a todo aquel material que puede tratar, corregir o remplazar cualquier tejido, órgano o función en el cuerpo humano. Mientras que material biológico se refiere a cualquier material que procede de un ser vivo.
Así pues en este articulo hablaremos de los materiales biológicos como las conchas de los moluscos, los hilos de seda de los gusanos y de las arañas, ya que estos materiales tienenpropiedades extraordinarias que nos han asombrado por mucho tiempo. También de como estos han inspirado el diseño de nuevos materiales.
2. Los moluscos nos enseñan a diseñar cerámicas tenaces

a. Perlas y nácar: arquetipos de material nanolaminado

Se dice que los pescadores de perlas de Borneo retenían celosamente cada novena perla que encontraban y la guardaban, junto con dos granos de arroz,en una botella. Creían que estas perlas singulares podían reproducirse siempre que se tomaran las debidas precauciones; entre otras, que se utilizara como tapón para la botella el dedo de un hombre muerto.
La perla es símbolo de la pureza, de la ingenuidad y de la belleza en la tradición cristiana, que también la llama margarita (posiblemente del persa murwari, que significa «hija de la luz»).Las imágenes de Santa Margarita de Antioquía, virgen y mártir emblemática de los primeros siglos del cristianismo, aparecen con frecuencia adornadas con un collar de perlas.
La cruda realidad es que la perla es la respuesta de un molusco a la irritación producida por un material que proviene del exterior de su concha. Para proteger sus delicados tejidos el molusco recubre el cuerpo extraño confinas capas de carbonato cálcico que son las responsables de su iridiscencia y de sus extraordinarias propiedades mecánicas.
Las conchas de los moluscos, y en particular el nácar, son unos materiales biológicos muy interesantes porque nos proporcionan pistas para diseñar y fabricar nuevos materiales de altas prestaciones. Son materiales compuestos de matriz orgánica; en general, entre el 95 y el 99por ciento es carbonato cálcico (en forma de aragonito o de calcita, según el tipo de molusco) y el resto, del 1 al 5 por ciento, una matriz proteínica. Sorprendentemente, es esta pequeña proporción de «pegamento» orgánico la que confiere al nácar una resistencia a la fractura dos o tres órdenes de magnitud superior a la del aragonito o de la calcita. La explicación de su gran resistencia a larotura hay que buscarla en su microestructura formada por unos pequeños «ladrillos» de carbonato cálcico cementados con un «mortero» de proteínas y glicoproteínas.
b. Cerámicas tenaces inspiradas en las conchas de los moluscos

Las conchas de los moluscos nos sugieren procedimientos para que materiales frágiles, como el aragonito, puedan transformarse en materiales tenaces, si sabemos introducirintercaras débiles en la dirección transversal a la de la propagación de la grieta. La idea básica no es nueva; en el diseño de materiales compuestos se utilizan fibras y partículas para reforzar matrices frágiles con el propósito de crear intercaras débiles que bloqueen, o desvíen, la trayectoria de las fisuras. La ventaja de la microestructura de las conchas de los moluscos es su sencillez y...