Una nanofibra de vidrio ilimitada

Investigadores del grupo LaserON de la Escuela de Ingeniería Industrial de la Universidade de Vigo han desarrollado un proceso de fibrado continuo por fusión láser (Cofiblas por sus siglás en inglés: Continous fiberizing by laser melting) que combina un láser de alta potencia y un chorro supersónico de aire para, calentando y moldeando el material de partida, conseguir fibras de vidrio continuas.

Su espesor, de entre entre 300 nanómetros y 30 micras, puede ser controlado a voluntad. Por comparar, el grosor de un cabello humano oscila entre 17 y 180 micras. 

El avance se publica en la revista Science Advances, donde se describe el nuevo proceso que permite, por primera vez, conseguir nanofibras de vidrio sin limitación de longitud. Hasta ahora esto no era posible, quedando limitada la producción de fibra de vidrio de este espesor a una corta longitud, con la consiguiente limitación en sus aplicaciones.

“Con este nuevo proceso se puede producir una fibra continua, que puede ser hilada y tejida, lo que facilita su manipulación, abre la puerta a un mayor número de aplicaciones y elimina uno de los riesgos que se asocia a los nanomateriales: la seguridad de las personas, ya que, al ser tan larga, no puede ser inhalada accidentalmente”, explica Félix Quintero, primer autor.

Flexibilidad y resistencia

Además de que la fibra de vidrio es mucho más barata que otros materiales utilizados actualmente, como la fibra de carbono o el llamado kevlar (un tipo de poliamida), y que se puede reciclar muy fácilmente, las propiedades físicas de las fibras obtenidas a través de Cofiblas destacan, según los investigadores, por su gran flexibilidad e resistencia.

Micrografías de los filamentos producidos con la técnica Cofiblas . / Universidade de Vigo

“Por esta razón, resulta de interés para reforzar materiales nanocompuestos y para producir composites flexibles destinados a aplicaciones de optoelectrónica. Además, al no arder, se podría incorporar a textiles ignífugos y de altas prestaciones”, señala otro de los autores, Juan Pou, coordinador del grupo de investigación LaserON, quien también apunta que la posibilidad de incorporar compuestos bioactivos en el material de partida permitiría su uso en aplicaciones biomédicas, todavía por explorar.

Hasta ahora el trabajo se ha centrado en la optimización del proceso. Para avanzar hacia una posible explotación comercial del proceso habría que adaptarlo para operar a escala industrial.

Simulaciones matemáticas

La puesta a punto de Cofiblas ha supuesto más de una década de trabajo del grupo LaserON, que apostó por llevar a cabo un desarrollo inicial con múltiples simulaciones matemáticas, gracias a cuyos resultados fue posible abordar a construcción de un sistema experimental.

“Con este sistema se realizaron numerosas pruebas con el objetivo de ajustar los parámetros que permiten un perfecto control de todo el proceso”, explica Quintero.

El grupo LaserON cuenta con fuentes de láser de alta potencia y equipos auxiliares, que conforman una infraestructura única en la península ibérica y que está entre las diez más relevantes de Europa en este campo.

Referencia bibliográfica:

F. Quintero, J. Penide, A. Riveiro, J. del Val, R. Comesaña, F. Lusquiños y J. Pou. "Continuous fiberizing by laser melting (Cofiblas): Production of highly flexible glass nanofibers with effectively unlimited length". science Advances  07 Feb 2020: