Self-healing: nace una nueva generación de pinturas que se reparan al instante.

La autorreparación es el nombre que recibe el futuro del mantenimiento y la durabilidad de las infraestructuras. Los recubrimientos autoinmunes (self-healing ) no serán más una promesa de laboratorio, sino que se convertirán en una realidad tecnológica que transformará la industria. 

Esta nueva generación de pinturas inteligentes tiene la asombrosa habilidad de repararse a sí mismas inmediatamente después de sufrir algún daño. Esto implica una protección duradera y sin igual. 

Figura 1 [1]

¿Cómo actúa esta pintura?

El ingenio detrás de los recubrimientos autoinmunes radica en replicar, de manera artificial, los procesos biológicos de cicatrización. Al igual que la piel humana se regenera tras un corte, estos materiales han sido diseñados para sellar inmediatamente las fisuras antes de que puedan convertirse en un problema grave. Se han desarrollado 2 estrategias para lograrlo:

1. La Estrategia Extrínseca: La Revolución de las Microcápsulas

Se basa en la incorporación de millones de diminutos depósitos esféricos, conocidos como microcápsulas dentro de la matriz de la pintura

• Los "Kits de Emergencia": contienen una resina reparadora líquida
• Activación inmediata: cuando la pintura sufre algún daño, la fisura rompe las capsulas a su paso
• Sellado rápido: la resina se libera y fluye hacia la abertura,  donde reacciona para endurecerse (polimerizar)

Figura 2. Tipos de Contenedores y Mecanismos de Liberación de Agentes Reparadores por Estímulos Externos [2]

El articulo:  "Advanced micro/nanocapsules for self-healing smart anticorrosion coatings" [3], se centra en la búsqueda de materiales para crear estas microcápsulas, como polímeros, arcillas o sílice, buscando optimizar su resistencia y su capacidad de liberación al romperse.

2. La Estrategia Intrínseca: La Química Reversible

Esta estrategia se basa en enlaces químicos reversibles. Esto significa que, al aplicar un estímulo externo específico como calor o luz ultravioleta (UV), los enlaces que se rompieron para crear la grieta pueden reformarse.

Figura 3. Mecanismo Molecular de Autorreparación Intrínseca Activado por Luz UV [4]

Mecanismo Intrínseco por UV: Diagrama que muestra el ciclo de autorreparación molecular. Las cadenas de polímero dañadas (c) se curan mediante la formación de enlaces reversibles al ser expuestas a la irradiación UV (d).

Video 1. [5]

Aquí se observa el proceso de autorreparación activado por calor: una demostración de cómo las rayaduras superficiales desaparecen gracias a la química reversible del rcubrimiento.

Aplicación Central: La Batalla contra la Corrosión

La aplicación más crítica e inmediata de esta tecnología es la protección anticorrosiva. La corrosión es un problema multimillonario que degrada puentes, tuberías, barcos y aeronaves.

Cuando una capa de pintura tradicional se daña, el agua y el oxígeno alcanzan el metal, iniciando el temido proceso de oxidación. Los recubrimientos self-healing eliminan este riesgo al sellar el punto débil al instante

"Self-healing mechanisms in smart protective coatings: A review "[6], subraya cómo estos mecanismos inteligentes están revolucionando los recubrimientos protectores.

Figura 4. Diagrama de un Sistema de Recubrimiento Inteligente con Agentes Anticorrosivos y de Reparación [5]

Autores y la Punta de Lanza de la Investigación

Gran parte del progreso se debe a la dedicación de investigadores que perfeccionan los componentes nanoestructurados. Entre ellos destacan:

Yang J, Yu M, Wang X: Su trabajo más reciente, "Advanced Micro/Nanocapsules for Self-Healing Coatings"[3], es crucial.

Este artículo, además de estar a la vanguardia, es de acceso abierto, lo que asegura que sus hallazgos puedan ser rápidamente adoptados por la industria y la comunidad científica global.

El acceso a estos documentos, como los indexados en Web of Science (WoS) y Scopus, permite a los ingenieros y a otros investigadores basarse en datos sólidos para llevar la tecnología del laboratorio al mercado.

¿Qué se puede decir acerca de estos materiales inteligentes?

Los recubrimientos autoinmunes llevan el mantenimiento predictivo a un nuevo nivel, permitiendo que el material se repare antes de que surjan problemas. Este avance no solo mejora el producto, sino que también representa un paso importante hacia la sostenibilidad y resistencia.

Al disminuir la necesidad de costosas intervenciones como el lijado y repintado, esta tecnología no solo reducirá gastos a largo plazo, sino que también hará que los materiales y estructuras sean más duraderos, seguros y respetuosos con el medio ambiente. La continua mejora de las nanocápsulas y de los sistemas que se curan con luz UV asegura que esta innovación se convertirá en un estándar en la industria en los próximos años.

Referencias

[1] Figura 1. https://share.google/images/3ScbP2PUvomphSy9T 

[2] Figura 2. Huang M, Liu Y, Zhang S. Advanced micro/nanocapsules for self-healing samrt anticorrosion coatings, 2015, 3, 3034–3040. DOI: 10.1039/C4TA04791E

[3] Yang J, Yu M, Wang X Advanced Micro/Nanocapsules for Self-Healing Coatings, 2023, 207, 110214. Web of Science. DOI: 10.1016/j.polymdegradstab.2022.110214

[4] Figura 3. Guo Z. Research advances in UV-curable self-healing coatings. RSC Adv., 2022, 12, 32429–32439. DOI: 10.1039/D2RA06089B

[5] Video 1. Castro Oasis. PPF Self-Healing – Scratches Disappear! [Video en línea]. 2024, 16 de julio. YouTube. Disponible en: http://www.youtube.com/watch?v=-BsVA-JXPqw

[6]Zhang F, Ju P, Pan M, et al. Self-healing mechanisms in smart protective coatings: A review. Corros. Sci., 2018, 144, 74–88. DOI: 10.1016/j.corsci.2018.08.005

María Triviño Márquez

Mario Herrera Martín

4º Curso Grado de Química (UCO)