0 2 4 6 8 10 12 14 1617
18
19
20
21
22
23
24
25
26
0 2 4 6 8 10 12 14 16
1
10
100
1000
Hv
(G
Pa)
vol % Ni
fc1
fc2
r/D
% vol Ni
Instituto de Ciencia de Materiales de Madrid
Materiales compuestos multifuncionales
Nueva generación de materiales biocompuestos cerámica-metal micro-nanoestructurados con estructuras jerarquizadassimilares al hueso, libres de elementos tóxicos, con mayor funcionalidad, fiabilidad y menor riesgo de roturas, que darálugar a implantes más duraderos que incluso superen la expectativa de vida de los pacientes.
Biomateriales: cerámica-Nb
Materiales superduros: Al2O3-nNi
Biocida universal: vidrio-Ag
Materiales superduros con un contenido del 2,5 % vol. Ni con un tamaño óptimo (≈50 nm) y dureza similar al diamante.
Vidrio de bajo punto de fusión considerado biocida universal debido a su baja toxicidad para el ser humano y a su elevadaactividad frente a un amplio espectro de microorganismos (bacterias gram-positivas, gram-negativas, hongos, levaduras).
Nucleación y crecimiento de lasnanopartículas metálicas sobre lasuperficie de la cerámica oxídica.
50 nm
Ni (111)
2.5 vol.% Ni
Hn máx = 94 GPaHv diamante ≈ 81 GPa
Se preserva la estructura inicial del polvo alreducir el tiempo de consolidación porsinergia entre pulsos eléctricos y presiónasistida.
Síntesis de nanopartículas envía húmeda partiendo de salmetálica como precursor
Sinterización por descarga de campoeléctrico pulsado SPS (Spark PlasmaSintering)
Dureza Vickers
Interfase10 nm
Nanopartículas200 nm
Refuerzo metal20 µm
Matriz5 µm
Laminado
Capa (2-100 µm)
Compacto (mm)Multimaterial jerarquizado
Test biocida sobre placa Petri.
Cultivo de E. coli en un medio sin nanopartículas de plata(izda.) donde se observa un elevado número de colonias debacterias y en un medio al que se ha añadido un vidrio quecontiene nanopartículas de plata (dcha.) en el que no hasobrevivido ninguna colonia.
Estudio mediante microscopía electrónica de transmisión (MET)
100nm1mm
a) E. coli (bacteria gram-negativa) rodeada de nanopartículas de plata.
b) Virus VIH atacado por las nanopartículas de plata.
c) Vidrio con un contenido del 2,6% de nanopartículas de plata que ha sido probado como biocida universal.
Desinfección completa
Las nanopartículas de plata se adhieren a los microorganismosocasionándoles la muerte.
a b c
Ag
Ag