Materiales de alta tecnología con futuro

Sin duda, los plásticos ocupan una posición destacada en todo el espectro de materiales. Debido a sus propiedades y funcionalidades, los plásticos abren en muchos campos posibilidades de uso y potenciales innovaciones insospechadas. La investigación de materiales y, en particular, el desarrollo de plásticos, son consideradas en el sector como tecnologías transversales importantes y garantes del éxito económico.

Los plásticos son insuperables. Reforzados con fibras, rellenos de partículas o esponjados, son mecánicamente muy resistentes. Equipados con aditivos y funcionalidades, no solo son estables y resistentes a influencias externas, sino que además se caracterizan por propiedades mejoradas del material y habilidades ópticas, eléctricas y térmicas especiales, poseen funciones de almacenamiento de energía, sensoriales, actuadoras o incluso autoreparadoras.

La multifuncionalidad de los plásticos es valorada hoy en la industria de la construcción no solo por su amplia gama de aplicaciones, sino especialmente en el contexto de eficiencia energética y de recursos sostenibles. Nuevos materiales compuestos de fibras y materiales ligeros demuestran ser también en la tecnología de vehículos la clave para reducir el consumo de energía y las emisiones de CO₂. Los plásticos encuentran en el sector automotriz una variedad de usos, desde equipamiento hasta tecnologías de identificación específicas.

Electrónica de plásticos

El desarrollo de plásticos con propiedades ópticas y electrónicas especiales experimenta un auge. El uso de polímeros cromogénicos y fototrópicos, que pueden ser controlados mediante estímulos como la luz, abre nuevos mercados, como lo demuestra el procesamiento de polímeros luminosos en OLEDs. Los procedimientos para la fabricación de células solares y módulos fotovoltaicos, así como los vidrios de protección solar inteligentes, seguirán ganando importancia en el marco del consumo de energía y la reducción de costos.

Nanomateriales

En diversos ámbitos, como en módulos de conmutación eléctrica, en fósforos y, sobre todo, en la funcionalización o perfeccionamiento de superficies de materiales, los nanomateriales ya se utilizan. En medicina y farmacia, actúan como portadores de principios activos innovadores y permiten nuevos métodos de tratamiento. Pero también se emplean como aditivos funcionales en la industria alimentaria.

Los llamados Quantum Dots son nanopartículas innovadoras con propiedades únicas, que pueden ajustarse mediante la configuración del tamaño de las partículas y la pasivación de la superficie con diferentes ligandos. Estas propiedades especiales se utilizan en diversos campos como la tecnología de pantallas, la fotovoltaica o en la protección de billetes, así como en terapias médicas. Actualmente, en la investigación se desarrollan métodos de representación ecológicos y posibilidades para mejorar aún más la eficiencia.

La producción de nanopartículas aptas para la industria y su estabilización ofrecen oportunidades y riesgos por igual. Por un lado, micro y nanopartículas abren nuevas perspectivas en diversas tecnologías de aplicación, y por otro, plantean grandes desafíos en análisis y protección de la salud.

Biopolímeros

Los biopolímeros son productos sintéticos macromoleculares naturales derivados de materias primas renovables. Biopolímeros disponibles industrialmente, como celulosa, almidón, lignina, quitosano, proteínas vegetales y animales, se obtienen mediante procedimientos específicos a partir de productos agrícolas y forestales. El objetivo es sustituir el petróleo como materia prima básica por recursos renovables. Se desarrollan nuevas soluciones para garantizar las materias primas y reducir emisiones nocivas.

Por su impresionante variedad, los biopolímeros ofrecen soluciones para diversos desarrollos de productos y poseen un potencial inagotable para optimizar distintas aplicaciones.

En el desarrollo de productos de base biológica, aspectos como funcionalidad, rentabilidad y seguridad son prioritarios. Hoy en día, la aplicación de biopolímeros está establecida en sectores como la fabricación de alimentos, productos farmacéuticos, tecnología médica, industria química, procesamiento de plásticos y construcción de vehículos.

El enfoque de investigación está en el desarrollo de biopolímeros funcionales y en el estudio de las condiciones de proceso. Investigaciones recientes muestran, en algunos casos, una mejora de las propiedades del producto mediante la combinación de plásticos de base biológica con plásticos sintéticos convencionales. El desarrollo de biopolímeros encapsulantes y sus nanopartículas o aditivos funcionales promete posibilidades de uso revolucionarias.

Analítica de alta precisión y ultra trazas

Materiales novedosos son clave para un futuro sostenible. La condición previa para el desarrollo de estos materiales de alto rendimiento y para el conocimiento de sus propiedades es una analítica demostrablemente fiable. Los campos de aplicación y las posibilidades de uso de materiales y componentes funcionales modernos son casi ilimitados. Además de aplicaciones industriales, los plásticos se utilizan en todos los ámbitos de la vida diaria, desde bienes de consumo hasta envases. La necesidad de investigación y desarrollo es alta, y con la creciente variedad de nuevos materiales funcionales, también aumentan los requisitos para la analítica.

Procedimientos innovadores de síntesis y análisis, como los presentados en la feria analytica, marcan la pauta para la investigación y evaluación de nuevos materiales.

Analítica de plásticos desde la perspectiva de la industria

Una tendencia importante en la analítica de plásticos, según el Dr. Jürgen Blumm, director general de Netzsch Gerätebau, apunta hacia métodos de medición más rápidos, fiables y altamente automatizados. "Además, la análisis completo, desde la toma de muestras hasta la preparación, realización de ensayos y evaluación, debe ser lo más sencillo posible", postula Blumm. "Vivimos en una época en la que se trabaja a diario con smartphones y tablets. Estas herramientas están diseñadas para que puedan ser operadas sin mucha formación ni esfuerzo. La tecnología de medición futura seguirá esta tendencia."

En la feria analytica 2016, Netzsch presenta por primera vez el "Eplexor-DMA". Estos dispositivos de prueba mecánica dinámica permiten rangos de fuerza que no alcanzan los equipos de laboratorio convencionales. También se exhiben nuevos sistemas para acoplar análisis térmico y análisis de gases. "Estamos especialmente orgullosos de la conexión directa de FT-IR y termogravimetría, un sistema patentado por Netzsch", afirma Blumm, y destaca que "la nueva interfaz de usuario en el software, con modo inteligente, está en plena tendencia".

Las exigencias actuales de facilidad de uso en equipos tradicionales de análisis térmico han sido implementadas por Netzsch. "El investigador también quiere realizar ciclos de medición complejos. Nuestro nuevo software Smart-Mode ofrece ambas cosas: pruebas rutinarias con pocos clics y plena flexibilidad para el investigador ambicioso", explica Blumm. Los nuevos DMA permiten mediciones completamente nuevas, como en muestras y secciones transversales de productos reales. Esto reduce el esfuerzo en la preparación de muestras y hace que los resultados sean más realistas, especialmente en materiales compuestos heterogéneos.

"Para la analítica de plásticos, el software jugará un papel cada vez más importante en un sistema moderno de análisis térmico, ya que es la clave para una operación orientada al usuario y para explorar nuevas aplicaciones en producción e investigación", afirma la Dra. Maria Zweig de Mettler Toledo. "El software STARe es el resultado de un desarrollo continuo de Mettler Toledo, que permite controlar todos los equipos de análisis térmico con una sola plataforma de software. Gracias a su funcionalidad y operación intuitiva, la realización y evaluación de cualquier tarea de medición resulta aún más sencilla para el usuario. Opciones para garantizar la calidad o integrarlo en un sistema LIMS superior se integran sin esfuerzo en los sistemas y flujos de trabajo existentes. Así, el usuario dispone de un concepto integral para centrarse completamente en sus proyectos."

En cuanto a nuevas aplicaciones en el área de plásticos biodegradables, Zweig añade: "Mettler Toledo, con su revolucionario desarrollo de FlashDSC (Calorimetría de escaneo rápido), contribuirá significativamente a comprender las propiedades estructurales y el procesamiento de estos materiales alternativos mediante tasas de calentamiento y enfriamiento muy altas".

Perspectivas analíticas

Implementar nuevas tecnologías en la medición clásica para aumentar la precisión y ampliar los campos de aplicación es un objetivo importante. "También la reducción de pasos en todo el proceso de análisis juega un papel importante para nosotros", añade Blumm, "y la automatización y operación 24/7 son temas que abordamos con mayor intensidad. En el caso del Eplexor-DMA, ya estamos un paso adelante. Este DMA puede equiparse con un cambiador de muestras automático, que puede realizar mediciones de forma autónoma en diferentes modos y geometrías de muestra. Esto es único en el mundo en la actualidad".

Analítica de materiales en la feria analytica 2016

En la feria analytica 2016 se presentarán las configuraciones de equipos más recientes, las posibilidades de acoplamiento y las tendencias futuras en investigación y análisis de materiales. Para cada material y problema, el usuario encontrará la solución adecuada. La feria líder del sector ofrece una visión completa de procedimientos innovadores como DSC, DMA, TGA, técnicas de separación con cromatografía de interacción, GPC, cromatografía a alta temperatura, fraccionamiento por flujo de campo, espectrometría, microscopía y técnicas de imagen, así como soluciones de software y automatización correspondientes. Muchas de estas técnicas pueden emplearse de manera económica, rápida y eficiente en la rutina diaria del laboratorio y en el aseguramiento de la calidad. Descubra en la mayor feria del sector, analytica, métodos potentes y tendencias futuras en análisis de materiales.