El Laboratorio de Caracterización Mecánica de Fibras del Centro de Investigación en Materiales Avanzados (Cimav), Unidad Chihuahua analizó las propiedades de las fibras poliméricas naturales y sintéticas, cerámicas y metálicas, que han sido empleadas en la fabricación de chalecos antibalas y otras prendas.

En este laboratorio se realizan ensayos mecánicos de tensión, fatiga, fluencia y relajación de esfuerzos de las fibras unitarias, también llamadas monofilamentos, cuyo diámetro oscila entre unas dos y cien micras.
Las fibras son analizadas a nivel de su estructura interna mediante técnicas como microscopía electrónica de transmisión y de barrido, análisis térmico y difracción de rayos X, a fin de esclarecer los mecanismos de ruptura y en dado caso mejorar sus propiedades mecánicas mediante la aplicación de algún tratamiento, indica el doctor José Martín Herrera Ramírez, responsable de este laboratorio en el Cimav.

En el Laboratorio de Caracterización Mecánica de Fibras han sido analizadas fibras poliméricas naturales como seda de gusano, seda de viuda negra, henequén y celulosa; poliméricas sintéticas como el nylon, PET, Kevlar, Twaron y polietileno; cerámicas como carbono, vidrio y carburo de silicio, y metálicas como acero, cobre y aluminio.

“Los ensayos a realizar en una fibra dependerán de la aplicación que se desee darle a dicho material; por ejemplo, si hablamos de los tipos Kevlar, Spectra o Twaron empleadas para fabricar chalecos antibalas, es probable que éstos vayan a emplearse en la costa en donde el ambiente es salino, húmedo y con altas temperaturas, por lo que en esos casos deben diseñarse ensayos que simulen las condiciones del lugar en el que serán empleados, y someter a las fibras a pruebas en cámaras especiales que reproduzcan dicho ambiente. Posteriormente se realizan ensayos mecánicos antes y después de ese tratamiento y se comparan sus propiedades mecánicas y estructurales para ver cómo afectó el ambiente a las fibras”, explicó el doctor Herrera Ramírez.

“De esta manera podemos predecir su comportamiento, la duración de vida y deterioro de propiedades, que repercutirán en las propiedades balísticas de este tipo de fibras”, indicó.
Hasta el momento el Laboratorio de Caracterización Mecánica de Fibras ha tenido colaboraciones con otras instituciones nacionales e internacionales; por ejemplo, ha apoyado a un grupo dedicado a la investigación de fibras ópticas, de henequén y materiales magnéticos con memoria de forma. También ha realizado pruebas a fibras de carbono de una empresa establecida en México, y a fibras balísticas de una institución gubernamental.

El doctor Herrera Ramírez señaló que los materiales compuestos están conformados por dos o más tipos de materiales, y las fibras son fundamentales en la producción de muchos de ellos. Durante las últimas décadas los materiales se han reforzado con fibras, adquiriendo propiedades que los ha convertido en importantes materiales estructurales e innovadores, ya que permiten ser diseñados y producidos para usos particulares como es el caso de los chalecos antibala.
“Las propiedades mecánicas de los materiales compuestos dependen de las propiedades mecánicas de las fibras. Por lo tanto es necesario caracterizar mecánica y estructuralmente las fibras en forma individual a fin de diseñar adecuadamente los materiales con los parámetros reales de resistencia”, concluye el investigador.

El Cimav unidad Chihuahua y su Laboratorio Nacional de Nanotecnología cuentan con una amplia infraestructura con la que es posible desarrollar, diseñar y caracterizar gran variedad de materiales que van desde los metálicos, cerámicos y poliméricos con sus diversas aplicaciones.