Armaduras contra impactos de proyectiles, láseres, microbios y gases venenosos
La quitina derivada de camarones, hongos y otros organismos puede dar lugar a nuevos recubrimientos de polímeros de múltiples capas impresos en 3D para proteger a los soldados contra balas, rayos láser, gases tóxicos, microbios y otros peligros.
Más famosa por ser el componente principal en los exoesqueletos de artrópodos como los crustáceos y los insectos, la quitina también se encuentra en las paredes celulares de muchos otros organismos, incluidos los nematodos, los protozoos y los hongos. En los últimos años, ha encontrado un número creciente de aplicaciones en la agricultura, la medicina y el desarrollo de nuevos materiales.
Ahora, un equipo de investigadores de la Universidad de Houston dirigido por Alamgir Karim, profesor titular de Dow de ingeniería química y biomolecular, está estudiando cómo convertir la quitina en un recubrimiento de alto impacto biodegradable y de base biológica para aplicaciones militares. Bajo una subvención de US $ 600,000 del Departamento de Defensa de los EE. UU., el objetivo no es solo producir armaduras corporales más ligeras y resistentes, sino desarrollar un recubrimiento impreso que pueda proteger contra impactos de proyectiles, pero también láseres, microbios y gases venenosos.
La quitina es un derivado de la glucosa con su estructura polimérica de cadena larga unida por grupos acetilo. Cuando se eliminan estos grupos, la quitina se convierte en quitosano, que es una fibra menos frágil que es más fácil de manejar y a menudo se vende como un suplemento dietético. Aunque la mayoría de las veces se cosecha de crustáceos, el equipo de Houston está más interesado en desarrollar hongos como fuente de quitosano porque permiten un proceso de polimerización más consistente y estandarizado.
Para convertir el quitosano en un recubrimiento práctico, el equipo ha modificado su estructura de superficie atómica para ayudarlo a formar capas funcionales. Estas capas se pueden colocar mediante impresión 3D para formar diferentes capas con diferentes funciones, incluida una resistente a los golpes, una capa absorbente de energía que actúa como la zona de deformación en un automóvil, una que absorbe gases tóxicos usando nanopartículas de carbón y una capa textil para la adhesión.
Aunque la investigación apunta a producir recubrimientos multi-protectores para el personal militar, el equipo dice que el proyecto también debería tener aplicaciones para la industria automotriz, de construcción y otras industrias.
