0 2 4 6 8 10 12 14 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 0 2 4 6 8 10 12 14 16 1 10 100 1000 Hv (GPa) vol % Ni f c1 f c2 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 jerarquizadas similares al hueso, libres de elementos tóxicos, con mayor funcionalidad, fiabilidad y menor riesgo de roturas, que dará lugar a implantes más duraderos que incluso superen la expectativa de vida de los pacientes. Biomateriales: cerámica-Nb Materiales superduros: Al 2 O 3 -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 elevada actividad frente a un amplio espectro de microorganismos (bacterias gram-positivas, gram-negativas, hongos, levaduras). Nucleación y crecimiento de las nanopartículas metálicas sobre la superficie de la cerámica oxídica. 50 nm Ni (111) 2.5 vol.% Ni H n máx = 94 GPa H v diamante ≈ 81 GPa Se preserva la estructura inicial del polvo al reducir el tiempo de consolidación por sinergia entre pulsos eléctricos y presión asistida. Síntesis de nanopartículas en vía húmeda partiendo de sal metálica como precursor Sinterización por descarga de campo eléctrico pulsado SPS (Spark Plasma Sintering) Dureza Vickers Interfase 10 nm Nanopartículas 200 nm Refuerzo metal 20 μm Matriz 5 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 de bacterias y en un medio al que se ha añadido un vidrio que contiene nanopartículas de plata (dcha.) en el que no ha sobrevivido ninguna colonia. Estudio mediante microscopía electrónica de transmisión (MET) 100nm 1mm 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 microorganismos ocasionándoles la muerte. a b c Ag Ag