Nancy Sottos

Sottos ayudó a desarrollar el primer material polimérico autorreparable con colegas como Jeffrey Moore y Scott White. ^{[ 7 ] : 3–4 [ 6 ]} El trabajo se completó en 2000 y se publicó en Nature en 2001. ^{[ 8 ]} Han demostrado que los agentes reparadores microencapsulados pueden polimerizarse para reparar áreas dañadas como grietas más pequeñas que un cabello humano. ^{[ 11 ] [ 17 ]} Su enfoque fue desarrollar una matriz polimérica que involucraba tanto un agente reparador líquido reactivo como un catalizador . Mientras no estaban dañados, estos se mantenían estructuralmente separados. El agente líquido estaba contenido dentro de depósitos no reactivos dentro del material, mientras que el catalizador estaba disperso por todo el polímero. Una vez que el material se dañaba y se producía una grieta, los depósitos se rompían y la acción capilar hacía que el agente líquido se dispersara en el área dañada, donde reaccionaba con el catalizador y se solidificaba para sellar la grieta. Han estudiado tanto el uso de un agente reparador contenido y un catalizador disperso, como el uso de un agente reparador disperso y un catalizador contenido. Utilizando diciclopentadieno (DCPD) y el catalizador de Grubbs en una matriz epoxi , se formó policiclopentadieno para sellar grietas, recuperando hasta el 75 % de la tenacidad a la fractura original. ^{[ 7 ]}

Desde entonces, han desarrollado un sistema de autorreparación sin catalizador ^{[ 7 ]} utilizando microcápsulas de clorobenceno como disolvente activo. La fisura libera el clorobenceno, que arrastra los monómeros epoxi sin reaccionar hacia la grieta. Allí se produce la polimerización para rellenarla. Las pruebas del sistema de autorreparación sin catalizador han restaurado hasta el 82% de la resistencia de la fractura. ^{[ 18 ]}

Ambos enfoques son ejemplos de autorreparación autónoma, en la que el mecanismo de reparación se activa al producirse un daño. Los materiales que se autorreparan de forma autónoma pueden mantener su integridad estructural bajo tensión y durar más tiempo. ^{[ 18 ] [ 19 ]}

Sottos también se ha centrado en el diseño de redes microvasculares para la distribución de fluidos activos en sistemas de materiales autónomos. Dichos diseños ofrecen posibilidades de "autorreparación, regeneración, autodetección, autoprotección y autorrefrigeración", similares a las de los sistemas biológicos. ^{[ 20 ]}

Para crear dicho material, se deposita un patrón tridimensional de tintas orgánicas y los poros intersticiales del patrón se rellenan con resina epoxi. El polímero se deja curar y luego se retira la tinta. Los espacios que deja forman redes de microcanales tridimensionales bien definidas, que pueden rellenarse con agentes reparadores. Con este diseño, se puede incorporar una mayor cantidad de agente autorreparador al material creado. El proceso de construcción de dicho material es muy complejo. ^{[ 7 ] : 8} Este enfoque se ha utilizado para favorecer la autorreparación repetida en materiales compuestos reforzados con fibra. Una resina epoxi y un endurecedor pueden almacenarse en redes de microcanales adyacentes superpuestas. El daño a la estructura de la red provoca que los agentes reparadores se mezclen y polimericen de forma autónoma, uniendo eficazmente la zona dañada. Se ha informado de que la reparación se produce con una eficiencia cercana al 100 % en múltiples ciclos de fractura. Este enfoque tiene aplicaciones potenciales en el diseño y uso de fibra de vidrio y otros materiales compuestos para estructuras como aviones y turbinas eólicas. ^{[ 21 ] [ 22 ]} Se informa que las redes microvasculares pueden favorecer la curación de daños a mayor escala, hasta 11,2  mm. ^{[ 23 ]}

Un equipo liderado por Sottos y Wenle Li ^{[ 24 ]} ha desarrollado materiales estructurales poliméricos que pueden indicar la presencia de daños mediante un cambio de color. Estos materiales autoinformadores pueden funcionar como un sistema de alerta por cambio de color. ^{[ 25 ]} Los investigadores crearon un polímero que contenía microcápsulas de resina epoxi y un tinte sensible al pH. El daño al polímero provoca la ruptura de las cápsulas y la mezcla de la resina epoxi y el tinte. La reacción resultante hace que el color del material cambie de amarillo a rojo. Cuanto más profundo sea el daño, más intenso será el cambio de color. Este indicador visual autónomo puede permitir a los ingenieros detectar daños mecánicos e intervenir antes de que una estructura se vea comprometida. ^{[ 26 ] [ 27 ]}

Sottos participa en el desarrollo de materiales poliméricos con capacidad de autopercepción, mecanoactivos y termoquímicos. Estos polímeros inorgánicos inteligentes pertenecen a la clase de materiales inteligentes , que exhiben funciones sensibles a estímulos. Un estímulo de entrada específico, como un cambio de fuerza o temperatura, puede desencadenar un cambio deseado en una o más propiedades del polímero. ^{[ 28 ] [ 29 ]}

Sottos también ha participado en investigaciones sobre películas delgadas y técnicas de medición para mediciones dinámicas de energía interfacial de adhesión en películas delgadas multicapa. ^{[ 33 ] [ 34 ]}