Materiales

INTRODUCCION

Desde hace décadas surgió la posibilidad de combinar compuestos orgánicos e inorgánicos y obtener nuevos materiales con mejores propiedades que sus materias primas.

Uno de los primeros acercamientos al procesamiento de estos materiales fue en la industria de los polímeros. Materiales como arcillas minerales, talcos, etc., se adicionaron a estructuras poliméricas. Sin embargo, el concepto de híbrido no era aún implementado para estos nuevos materiales.

1 HIBRIDOS

1.1. CONCEPTO

Se puede definir a un híbrido, como la combinación de dos o más materiales en una geometría y escala predeterminada con un óptimo desempeño en aplicaciones específicas.

Actualmente, los híbridos orgánico-inorgánicos son considerablemente atractivos debido a que presentan propiedades como homogeneidad molecular, transparencia, flexibilidad y durabilidad. Debido a este tipo de propiedades estos materiales encuentran aplicaciones en óptica, microelectrónica, mecánica y biología.

Las propiedades de los materiales híbridos no son solo la suma de las contribuciones individuales de la fase inorgánica y la orgánica, sino que cae en la interface entre ambas regiones, y dependiendo de la naturaleza de dicha interface se han clasificado en tres.

1.2. CLASES DE HÍBRIDOS

Clase I. - Las moléculas orgánicas están embebidas en la red del compuesto inorgánico y enlaces débiles (van del Waals, enlaces de hidrógeno) mantienen unida la estructura del material. Ver figura 1

Clase II. - Las dos fases están ligadas a través de enlaces químicos fuertes (covalentes, iónicos o ión-covalente). Además, dentro de este tipo de híbridos los componentes orgánicos e inorgánicos pueden tener interacciones de enlaces débiles como los de la clase I. Ver figura 2.

Clase III. - Son los llamados biocompuestos producidos por biomineralización natural, esto es, una matriz polimérica orgánica reforzada por un depósito inorgánico (por ejemplo huesos y dientes de mamíferos, conchas de invertebrados, etc.).

Figura 1. Figura 2.

En general, a este tipo de materiales híbridos orgánico-inorgánicos se les ha nombrado de diferentes formas, las más aceptadas son: Ormosils (organically modified silicates, silicatos orgánicamente modificados) o Ormocers (organically modified ceramics, cerámicos orgánicamente modificados).

1.3. PROPIEDADES DE LOS MATERIALES HIBRIDOS

La combinación de materiales de distinta naturaleza (orgánica e inorgánica) da lugar a los llamados Materiales Híbridos, con propiedades muy superiores a la de sus constituyentes.

Se organizan en niveles discretos, dando lugar a materiales con una estructura jerárquica a escala molecular, nanoscópica, microscópica y macroscópica. La naturaleza muestra abundantes ejemplos de estos materiales, por eso, el biomimetismo y la bioinspiración resultan conceptos útiles para el desarrollo de nuevos Materiales Híbridos.

Se busca materiales más ligeros, con mayor resistencia, más tenaces y resistentes a impactos, con tolerancia al daño mejorada. Sin embargo debe tenerse presente la diferencia entre material compuesto y material hibrido.

Un material compuesto, es aquel que está formado por, al menos, dos componentes diferenciados y separables de forma mecánica (que no se disuelven uno en otro), tiene propiedades superiores a las de ambos elementos por separado. Ejemplos de estos materiales son, compuestos reforzados con fibras de diversos plásticos, o con fibra de vidrio, compuestos cerámicos con elementos metálicos,...

Un material híbrido, es un material compuesto en el que existen componentes orgánicos y componentes inorgánicos. Lo que se suele conseguir con ello, es que la parte orgánica de lugar a estructuras de las moléculas inorgánicas que normalmente no se producirían, originando compuestos de características diferentes a lo que se produciría de forma natural.

1.4. COMPUESTO HIBRIDO ORGÁNICO-INORGÁNICO

Los compuestos híbridos orgánico-inorgánico son una clase de materiales sintéticos muy importantes para la ciencia de los materiales y la ingeniería en general. Estos materiales híbridos formados por la combinación de estructuras orgánicas e inorgánicas tienen como propósito crear materiales poliméricos de alto rendimiento y funcionalidad. Al estar constituidos por dos o más componentes distintos físicamente, pueden presentar propiedades mejoradas en comparación con las obtenidas por sus contrapartes individuales homogéneas.

Los materiales orgánicos e inorgánicos tienen propiedades particulares bien definidas, muy diferentes entre sí. Esto hace que cada tipo de material presente sus propias ventajas y desventajas. Por ejemplo, los materiales inorgánicos como las cerámicas son duros, pero no son resistentes al impacto, es decir son quebradizos; por el contrario, los polímeros orgánicos son elásticos, pero habitualmente sufren algunos problemas inherentes a su estructura, como la inestabilidad al calentamiento y la tendencia a degradarse naturalmente al envejecer. En general, las

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