DISEÑO DE ELEMENTOS DE SUJECIÓN DE MATERIALES BLANDOS PARA ENSAYOS MECÁNICOS Y EVALUACIÓN DE LAS PROPIEDADES A FRACTURA DE HIDROGELES ENTALLADOS

Abstract

Las líneas de investigación sobre materiales blandos están experimentando un aumento hoy en día debido a las aplicaciones tan interesantes e innovadoras, sin embargo, no son materiales fáciles de caracterizar debido a sus características mecánicas y amplias configuraciones a nivel estructural. Si se profundiza en este tipo de materiales, se encuentran los hidrogeles, un tipo de material blando que están caracterizados por ser redes tridimensionales de cadenas de polímeros que están reticuladas y están almacenadas en una gran cantidad de agua. En este caso se tratan los hidrogeles de poliacrilamida-alginato, los cuales son materiales de doble red polimérica. Estos materiales se están empezando a emplear en numerosas aplicaciones como en el campo de la biomedicina y la bioingeniería y, además, exhiben un comportamiento mecánico complejo en el que se mezclan grandes deformaciones y dependencia del tiempo. Como parte de esta investigación, se trata un ámbito polémico en la caracterización mecánica de materiales blandos, pero sobre todo de los hidrogeles: la sujeción para los ensayos mecánicos en modo tracción. En el presente trabajo se investigarán dos tipos de agarre para llevar a cabo ensayos eficientes y con resultados óptimos. Teniendo la sujeción elegida y comprobada, se procederá entonces a la caracterización a fractura ya analizar el efecto de la entalla en los parámetros de fractura de los hidrogeles, ya que estos aún menos conocidos. Esta caracterización es clave para las múltiples aplicaciones, ya que el poder predecir el comportamiento de los hidrogeles en presencia de un concentrador de tensiones, permitiría obtener parámetros de diseño de dispositivos con funcionalidad mecánica con estos estos materiales. En este trabajo se incluyen los resultados de los ensayos configurados para la caracterización de la resistencia a la fractura de estos hidrogeles, en la que se comparan metodologías propias de materiales elástico no lineales, como los elastómeros, con métodos más generales de la mecánica de fractura no lineal. Los resultados obtenidos permiten valorar la validez de las diferentes metodologías y extraer conclusiones sobre el efecto de la adición de alginato en la resistencia a la fractura.