TOWARDS SPIDER SILK MIMICRY USING POLYURETHANES WITH SHORT SEGMENTS OF RIGID AND SEMIFLEXIBLE UNITS

Authors

  • Borja Fernández-d’Arlas Bidegain Grupo “Materiales+Tecnologías” (GMT), Departamento de Ingeniería Química y del Medio Ambiente, Escuela Politécnica de San Sebastián, Universidad del País Vasco (UPV/EHU), Plaza Europa 1, 20016, Donostia-San Sebastián, España
  • Iker González Grupo “Materiales+Tecnologías” (GMT), Departamento de Ingeniería Química y del Medio Ambiente, Escuela Politécnica de San Sebastián, Universidad del País Vasco (UPV/EHU), Plaza Europa 1, 20016, Donostia-San Sebastián, España
  • Arantxa Eceiza Mendiguren Grupo “Materiales+Tecnologías” (GMT), Departamento de Ingeniería Química y del Medio Ambiente, Escuela Politécnica de San Sebastián, Universidad del País Vasco (UPV/EHU), Plaza Europa 1, 20016, Donostia-San Sebastián, España

Abstract

The capacity to absorb mechanical energy is determined through the concept of toughness. Materials with high toughness such  as  spider  silk,  could  be  used  in  numerous  fields  like  civil  engineering,  biomedicine,  vial-security  or  defense. Elastomeric  polyurethanes  are  attractive  to  try  to  mimic  spider  silk  through  a  synthetic  pathway  due  to  the  materials similitudes in terms of properties and morphology. This work presents results on the synthesis and characterization of a new family of segmented polyurethanes formed by short units of semiflexible and stiff or crystalline segments. The use of semiflexible short units is the principal innovation of this work, since usually the semiflexible segments are composed of diols of molecular weights in the range 2000-4000 g mol-1. The introduction of short length semiflexible segments aims to endow the material a higher capacity of interchain hydrogen bonding at the same time it retains the elastomeric behavior. The materials were characterized by Fourier transformed infrared spectroscopy (FTIR), atomic force microscopy (AFM), differential scanning calorimetry (DSC) and tensile testing.

Downloads

Download data is not yet available.

Author Biographies

Borja Fernández-d’Arlas Bidegain, Grupo “Materiales+Tecnologías” (GMT), Departamento de Ingeniería Química y del Medio Ambiente, Escuela Politécnica de San Sebastián, Universidad del País Vasco (UPV/EHU), Plaza Europa 1, 20016, Donostia-San Sebastián, España

En mi último año de carrera (2004-2005), como investigador Erasmus en la Norges Teknisk Naturvitenskapelige Universitet (NTNU), me adentré en el mundo de la investigación estudiando procesos de adsorción sobre oro de diferentes adsorbatos con fines biomédicos empleando la técnica de Microbalanza de Quarzo, así­ como el análisis de sistemas coloidales y poliméricos, mediante técnicas como la Tensiometrí­a o diversas espectroscopias. Tras mi graduación en Julio de 2005 por la Universidad del País Vasco (UPV/EHU) como Licenciado en Ciencias Quí­micas, especialidad Macromoléculas, fui contratado por el Grupo “Materiales+Tecnologías” , liderado por el Dr. Iñaki Mondragon en la Escuela Politécnica de San Sebastián, para trabajar en el campo de composites elastoméricos basados en poliuretano, bajo la supervisión de la Dr. Arantxa Eceiza, y con el objeto de realizar el trabajo de Tesis Doctoral Europea (2005-2010), con estancia en el Trinity College Dublin. Mi trabajo durante este periodo se centró en el estudio de distintos composites nanotubo/poliuretano orientado su aplicabilidad hacia la biomedicina analizando parámetros como biocompatibilidad, biodegradabilidad o propiedades mecánicas. Tras un periodo posdoctoral trabajando en distintos proyectos relacionados con el estudio de la dispersabilidad e inclusión de grafeno en composites de poliuretano en 2011 se me concedió la beca de Especialización de Doctores de la UPV/EHU para trabajar en el desarrollo de materiales ultratenaces basados en poliuretano realizando una estancia posdoctoral en PennState University (EE.UU). Durante este periodo (2011-2013) el objetivo ha sido el tratar de imitar las propiedades mecánicas de las sedas naturales basándose en un análisis profundo de la relación estructura-propiedades de estos materiales poliméricos. Durante este periodo he desarrollado distintos poliuretanos policatiónicos de origen renovable, así­ como numerosos poliuretanos con distinta estructura molecular.

Iker González, Grupo “Materiales+Tecnologías” (GMT), Departamento de Ingeniería Química y del Medio Ambiente, Escuela Politécnica de San Sebastián, Universidad del País Vasco (UPV/EHU), Plaza Europa 1, 20016, Donostia-San Sebastián, España

Iker González ha realizado sus estudios en Ingeniería Química en la Escuela Politécnica de San Sebastián. En Julio de 2013 presentó su trabajo de Fin de carrera titulado "Desarrollo de materiales supertenaces en base a poliuretanos elastoméricos" Dirigido por Borja Fernández-d’Arlas y Arantxa Eceiza Mendiguren.

Arantxa Eceiza Mendiguren, Grupo “Materiales+Tecnologías” (GMT), Departamento de Ingeniería Química y del Medio Ambiente, Escuela Politécnica de San Sebastián, Universidad del País Vasco (UPV/EHU), Plaza Europa 1, 20016, Donostia-San Sebastián, España

La Dra. Arantxa Eceiza es Profesora Titular de Universidad del Departamento de Ingeniería Química y del Medio Ambiente en la Escuela Politécnica de Donostia- San Sebastián. Ha dirigido varios proyectos relacionados con el presente proyecto de investigación en convocatorias competitivas (ver curriculum). Tiene reconocidos dos tramos de investigación (1993-98 y 1999-2004) de la Agencia Nacional de Evaluación Investigadora, es evaluadora de la ANEP (Agencia Nacional de Evaluación y Prospectiva) y de artículos de investigación en revistas internacionales. Ha dirigido proyectos fin de Master, diplomas de estudios avanzados (DEA), proyectos fin de carrera y dos Tesis doctorales. Actualmente co-dirige dos Tesis doctorales. Su labor cientí­fica se ha desarrollado fundamentalmente en el Área de sí­ntesis, procesado y caracterización de propiedades finales de elastómeros termoplásticos, a partir de precursores provenientes del petróleo y de fuentes renovables para la preparación de materiales con elevado contenido de renovable; estudio de biopolí­meros; funcionalización quí­mica de nanorrefuerzos y preparación y caracterización de nanocomposites. La directora mantienen relaciones de colaboración internacional con diversas Universidades/Centros de investigación: KTH Stockholm, Prof. L. A. Berglund (Suecia). Investigador en el Área de biomateriales derivados de la biomasa Trinity College Dublin, Dr. Yuri Gunko (Irlanda). Especialista en nanocomposites en base a nanoestructuras de carbono. Universidad Nacional de Buenos Aires, Dr. S. Goyanes (Argentina). Especialista en biomateriales y nanocomposites en base a nanotubos de carbono.

Downloads

Published

2014-02-19

How to Cite

Fernández-d’Arlas Bidegain, B., González, I., & Eceiza Mendiguren, A. (2014). TOWARDS SPIDER SILK MIMICRY USING POLYURETHANES WITH SHORT SEGMENTS OF RIGID AND SEMIFLEXIBLE UNITS. LatinAmerican Journal of Metallurgy and Materials, 39–48. Retrieved from https://www.rlmm.org/ojs/index.php/rlmm/article/view/532

Issue

2015, 35(1)

Section

Regular Articles

License

The authors of papers accepted for publication by the RLMM, should recognize the complete transfer of copyright (in all languages) to the RLMM. This transfer includes the right by the RLMM to adapt the article for digital or printed reproduction without altering the written content and information displayed in tables or figures within. The authors retain the copyright and guarantee the journal the right to be the first publication of the work as well as licensed under a Creative Commons Attribution License 4.0 Internacional (CC BY 4.0) which allows others to share the work with an acknowledgment of the authorship of the work and the initial publication in this journal.