Logran mejorar cerámicas al incorporar nanoestructuras de grafeno
El estudio, realizado por investigadoras de la Universidad de Sevilla y del Consejo Superior de Investigaciones Científicas, ha obtenido unos resultados que demuestran que estos materiales con grafeno presentan mayor resistencia al envejecimiento hidrotermal y una alta tolerancia al daño asociado a este envejecimiento. El mayor impedimento que presentaba la utilización de las cerámicas avanzadas de circona como biomaterial en prótesis de cadera o rodilla era la ausencia de estabilidad mecánica a largo plazo en los fluidos biológicos del cuerpo humano.
Fuente: CSIC Andalucía
Un equipo formado por investigadoras del Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC) y la Universidad de Sevilla (US) ha publicado recientemente sus últimas investigaciones sobre la mejora en la resistencia al envejecimiento hidrotermal de cerámicas avanzadas de circona, gracias a la incorporación de nanoestructuras de grafeno, lo que facilitará su utilización como biomaterial.
Las investigadoras coinciden en que la principal limitación para la utilización de las cerámicas avanzadas de circona como biomaterial en prótesis de cadera o rodilla es la ausencia de estabilidad mecánica a largo plazo en medios acuosos como son los fluidos biológicos del cuerpo humano. La degradación a baja temperatura, también conocida como “envejecimiento hidrotermal”, involucra una transformación espontánea de fase cristalina a temperaturas inferiores a 400 ºC y en presencia de agua. Esta transformación de fase de la circona tetragonal a monoclínica progresa desde la superficie en contacto con el agua hacia el interior del material, promoviendo la formación de micro-grietas y aumentando la rugosidad superficial, lo que deteriora significativamente las propiedades mecánicas de la cerámica.
“El hecho de que el grafeno sea impermeable al paso de las moléculas de agua, algo previamente estudiado por otros autores, nos hizo pensar que podría usarse como barrera al paso de humedad a través de la cerámica, lo que modificaría significativamente la resistencia al envejecimiento hidrotermal”, explica Ana Morales Rodríguez, investigadora de la Facultad de Física de la Universidad de Sevilla.
De izquierda a derecha, arriba: Dras. Ángela Gallardo López y Ana Morales Rodríguez, abajo: Dras. Cristina López Pernía y Rosalía Poyato junto a la doctoranda D.ª Carmen Muñoz Ferreiro.
En el estudio ‘Ageing-resistant zirconia/graphene-based nanostructures composites for use as biomaterial’s, publicado en Journal of the European Ceramic Society, el equipo de investigación ha abordado la incorporación a la matriz cerámica de dos nanoestructuras de grafeno diferentes –nanoplaquetas de grafeno exfoliadas y grafeno de pocas capas– y ha realizado ensayos de degradación hidrotermal acelerados en autoclave a 134ºC para analizar el efecto de dichas nanoestructuras en el envejecimiento del material. Los ensayos han concluido que los materiales con grafeno presentan una resistencia significativamente mejorada al envejecimiento, una alta tolerancia al daño y una integridad microestructural muy superior en comparación con la cerámica de circona. Han conseguido un material que resiste más de 500 horas en autoclave sin desarrollar un porcentaje significativo de fase monoclínica y que mantiene una gran integridad microestructural. Además, casi todos los materiales estudiados satisfacen el requerimiento de presentar una fracción de fase monoclínica inferior al 10% tras 5 horas en vapor de agua a 134 ºC establecido en la norma ISO 13356 para ser considerados aptos para su uso en implantes.El estudio ha sido financiado por fondos del VI Plan Propio de la Universidad de Sevilla, el Fondo Europeo de Desarrollo Regional (FEDER) y el Ministerio de Ciencia e Innovación.
DOI: https://doi.org/10.1016/j.jeurceramsoc.2021.11.060
Últimas publicaciones
Un equipo de investigación de la Universidad de Granada y del Instituto de la Grasa (CSIC) ha validado un sistema basado en corriente eléctrica para aprovechar el principal residuo tras la producción del aceite de oliva. La tecnología, que separa y concentra las moléculas de interés presentes en este subproducto, recupera materias primas de alto valor para fabricar bioplásticos, cosméticos, artículos de higiene o productos de limpieza.
Sigue leyendo
La sala La Transversal de la Facultad de Bellas Artes de la Universidad de Sevilla (C/ Laraña, 3) acoge la exposición ‘Paseo Matemático al-Ándalus’ de la Fundación Descubre / Consejería de Universidad, Industria, Energía e Innovación de la Junta de Andalucía, que podrá visitarse hasta el 29 de octubre.
Sigue leyendo
La Cité des sciences et de l'industrie de París ha reunido este pasado fin de semana a estudiantes, docentes e investigadores de Francia, España e Italia con motivo del Festival IN-STEAM, celebrado en el marco de la Fête de la science à la Cité. Este evento, que tuvo lugar los días 2 y 3 de octubre, supone un hito fundamental para este proyecto europeo, cuyo objetivo es lograr que las disciplinas STEAM (Ciencia, Tecnología, Ingeniería, Artes y Matemáticas) sean accesibles y atractivas para todo el alumnado, sin importar su origen o sus necesidades específicas.
Sigue leyendo
