11/06/2013 - Fluidos no newtonianos en prendas de ropa que se endurecen ante los impactos

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Chalecos protectores, rodilleras, tobilleras o cascos, suaves y livianos, pero que se endurecen ante la presión de golpes o de movimientos bruscos. Materiales con esas propiedades podrían fabricarse como resultado de la investigación de científicos de la Universidad de Costa Rica (UCR) que exploran la capacidad de ciertos materiales de origen vegetal.

Estos productos se mantienen en estado líquido en condición de reposo, pero conforme se le aplica presión o movimiento se van tornando más espesos y resistentes.

Esta propiedad se denomina “reopexia” y la poseen algunos fluidos denominados no newtonianos, los cuales exhiben variaciones de su viscosidad. Cuando están en reposo se comportan como un líquido, pero al ser sometidos a presión, a movimientos bruscos, o al ser agitados, se comportan como un sólido. El cambio de estado es casi instantáneo.

Ejemplos de fluidos reopécticos son algunos aceites, tintas y mezclas de agua con yeso. Los más conocidos son los que resultan de la mezcla de agua con maicena o almidón.

Investigación joven

La estudiante de la Escuela de Química de la UCR, Yuliana Chaves Chacón investiga las propiedades reopécticas del almidón para recabar resultados que presentará en su tesis de licenciatura en química.

La joven utiliza mezclas de almidón y agua “porque el almidón es fácil de obtener, es un material biológico compuesto de celulosa y lo que hace es formar interacciones con puente de hidrógeno y con el agua para formar esa consistencia característica. Además es un material barato, fácil de utilizar y de conseguir.”

Pero la investigadora quiere ir más allá de las virtudes reopécticas del almidón y adicionarle otras propiedades por medio de procedimientos físico-químicos, para que además de comportarse como un sólido, el almidón actúe como un conductor eléctrico o magnético.

Al proceso de transferirle propiedades que un material no tenía se le denomina “funcionalizar”. “Estamos intentando probar esta propiedad y lograr funcionalizarla con el polímero conductor y con las nanopartículas magnéticas para ver si además de esa propiedad reopéxica podemos darle también propiedades magnéticas y de conducción eléctrica para crear nuevos materiales”, explicó Chaves.

Agregó que para ello está realizando pruebas de laboratorio con diferentes concentraciones de materiales, tanto de almidón como de polímeros para conductividad y de nanopartículas para magnetismo.

Esto “porque presenta algunos problemas. Por ejemplo, si tiene mucho material, podría perder la propiedad reopéxica, que es lo que nos interesa. Entonces estamos probando con diferentes concentraciones y a la vez midiendo la conductividad, para llegar a un punto intermedio en que haya conductividad y tenga propiedades reopéxicas. Algo similar hacemos con las propiedades magnéticas”, explicó la investigadora.

En deporte y en guerra

Actualmente en el mundo se está investigando mucho con las propiedades reopéxicas de algunos materiales y la UCR no es la excepción. En otros países interesa llegar a confeccionar equipos de protección para seres humanos.

En el campo del deporte se busca potenciar la capacidad de estos materiales para crear indumentaria deportiva que reduzca la tensión de impacto. Sobre todo en deportes como automovilismo, paracaidismo y atletismo.

Por ejemplo se está se está diseñando calzado con sistemas de absorción de impactos fundamentado en fluidos reopécticos, lo cual mejora su desempeño en tracción, agarre y soporte.

Estos nuevos materiales han despertado mucho interés en la protección de pasajeros en accidentes de transporte, así como en armaduras corporales y blindajes para vehículos de guerra.

UN POCO DE HISTORIA

Fue Isaac Newton, padre de la ley de la gravedad, quien advirtió que los fluidos tenían una viscosidad estable, es decir que sus propiedades físicas siempre serán iguales sin importar los cambios en la temperatura, presión o fuerzas que se le apliquen. Este es el caso del agua. Muchos años después los científicos descubrieron que no todos los fluidos tenían esa estabilidad. Desde entonces se les llama a esos últimos fluidos no newtonianos.

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Universidad de Costa Rica

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