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