Propiedades termo-higro-mecánicas de las fibras de seda de araña

Résumé

Las fibras de seda de araña constituyen un material enormemente atractivo. Su elevada resistencia y deformabilidad les permite almacenar gran cantidad de energía de deformación, que pueden después disipar, de modo que son especialmente apropiadas para absorber impactos. Este atractivo ha hecho que se hayan dedicado elevadas sumas de dinero a intentar producir fibras de proteínas similares a las de la seda de araña mediante ingeniería gen ética. El estudio de las propiedades de las fibras de seda de araña y su relación con la microestructura tiene el interés de servir como guía en el diseño y producción de futuros materiales proteicos. EI objetivo de la Tesis ha sido realizar una caracterización lo más completa posible de las propiedades mecánicas de las fibras de seda de araña y su dependencia de las condiciones ambientales, humedad y temperatura. Se ha empleado la especie Argiope trifasciata y se ha estudiado el comportamiento en tracción simple de las fibras de seda tomando como variables la temperatura (T), la humedad relativa (HR), el tiempo y la historia de solicitaciones. Dadas las dificultades de ensayo de estas fibras por su pequeño grosor y por su sensibilidad a las condiciones ambientales, una parte fundamental de la Tesis ha consistido en el desarrollo de dispositivos experimentales suficientemente precisos. Controlando las condiciones de las fibras de seda, se ha estudiado el comportamiento en tracción simple en un amplio rango de valores de temperatura y humedad relativa. Los resultados han permitido caracterizar la influencia de las condiciones ambientales en las propiedades mecánicas y trazar la curva de transición vítrea sobre un diagrama HR-T, que es especialmente interesante para delimitar las posibles aplicaciones estructurales de este material. Además, se ha estudiado el efecto que produce el paso del material desde estado vítreo a estado elastomérico, midiendo las tensiones generadas y la contracción de las fibras. También se ha estudiado el abanico de propiedades mecánicas que el material puede presentar en estado vítreo en función del alineamiento molecular, así como la homogeneidad de la deformación, habiéndose comprobado que la deformación puede ser inhomogénea en ciertas situaciones. Finalmente, se ha estudiado el efecto del envejecimiento físico en las fibras de seda de araña en estado vítreo. Para ello, se ha analizado la evolución a lo largo del tiempo de las propiedades mecánicas en tracción simple, y el rejuvenecimiento del material por paso a estado elastomérico o por deformación.