Fabrikazio modernoan ezinbesteko oinarrizko material gisa, itsasgarri industrialek funtsezko eginkizuna dute aeroespazialean, automobilgintzan, ontzi elektronikoetan, eraikuntzan eta kontsumo-ondasunetan. Materialen arteko lotura sendoak lortzen dituzte molekulen arteko indar edo lotura kimikoen bidez, egitura-errefortzuaren eta integrazio funtzionalaren abantaila bikoitzak eskainiz. Apurka-apurka elkarketa mekaniko tradizionalen metodoak ordezkatzen ari dira (esaterako, errematxaketa eta soldadura) eta industria-sektorean fabrikazio arin eta doitasunezko funtsezko eragile bilakatzen ari dira.
I. Itsasgarri industrialen sailkapena eta oinarrizko osagaiak
Itsasgarri industrialak bi kategoriatan bana daitezke konposizio kimikoaren arabera: itsasgarri organikoak eta itsasgarri ez-organikoak. Itsasgarri organikoak dira gehien erabiltzen direnak eta horien artean daude erretxina epoxikoak, akrilatoak, poliuretanoak, silikonak eta erretxina fenolikoak. Itsasgarri ez-organikoak silikato, fosfato eta oxido metalikoen sistemetan oinarritzen dira batez ere eta tenperatura altuetarako (1000 graduraino) edo ingurune oso korrosiboetarako egokiak dira.
Hartu epoxi erretxinako itsasgarriak, adibidez. Haien bizkarrezurrak epoxi-taldeak ditu, eta hiru-dimentsioko sare-egitura bat osatzen dute, sendatze-agenteek (aminak eta anhidridoak, esaterako) abiarazitako gurutzatutako-erreakzioen bidez. Itsasgarri hauek lotura-indarra oso altua dute (produktu batzuk 30-50 MPa izatera irits daitezke) eta erresistentzia kimikoa, metalak metalekin eta metalekin material konposatuekin lotzeko estrukturarako erabili ohi direnak. Poliuretanozko itsasgarriek, berriz, gogortasun bikaina (hausturan luzapena % 200etik gorakoa da, eta kolpearekiko erresistentzia dute, beren kate molekularretan segmentu malguak zein zurrunak daudelako). Oso erabiliak dira automobilen barruko mozkinak eta zigiluak lotzeko. Silikonazko itsasgarriek, Si-O lotura-energia altuarekin (452 kJ/mol) eta hidrofobikotasun bereziarekin, elastikotasuna mantentzen dute -60 gradu eta 250 gradu arteko tenperatura-tarte zabalean, gailu elektronikoetan beroa xahutzeko interfazeak zigilatzeko eta gortina-hormak eraikitzeko material hobetsia bihurtuz.
II. Funtsezko Errendimendu-adierazleak eta Baldintza Teknikoak
Itsasgarri industrialen errendimenduak -dimentsio anitzeko estandar teknikoak bete behar ditu. Oinarrizko parametroak honako hauek dira:
•Lotura-indarra: trakzio-erresistentzia (lotura gainazaletik perpendikularrak diren indarrak jasateko gaitasuna), ebakidura-erresistentzia (lotura-azalera paraleloko ebakidura-indarrak aurre egiteko ahalmena) eta zuritze-indarra (azaleko bereizketa unitateko zabalera bakoitzeko behar den karga) banatzen da. Egiturazko itsasgarriek, oro har, 15 MPa baino handiagoa edo berdina den ebakidura-erresistentzia behar dute.
•Ingurumenarekiko erresistentzia: tenperaturaren erresistentzia (adibidez,-epe luzeko egonkortasuna -40 gradutik 150 gradura arteko egonkortasuna), beroaren eta hezetasunaren erresistentzia (zahartze-tasa 85 gradutan /% 85 RH), erresistentzia kimikoa (azidoak, alkaliak eta olioak) eta UV erradiazioarekiko erresistentzia (horitzea eta kanpoko aplikazioetarako).
•Prozesuaren bateragarritasuna: Honek barne hartzen ditu eltze-bizitza (nahasketa egin ondoren lan egiteko gaitasuna), ontze-baldintzak (giro-tenperatura, beroa edo UV ontze), tixotropia (gainazal perpendikularrei aplikatzean fluxuarekiko erresistentzia) eta gainazaleko bateragarritasuna (substratu desberdinetan bustitzeko gaitasuna).
Esate baterako, ontzi elektronikoetan erabiltzen diren itsasgarriek aldi berean tentsio baxuko propietateak bete behar dituzte (txirbil-paketeetan pitzadurak saihesteko), eroankortasun termiko handia (eroankortasun termikoa 5-10 W/(m·K) izatera iritsi daiteke aluminio-nitruroa bezalako betegarriz beteta), eta ontze azkarra (gurutzaketa -txirbilaren esposizioaren miniaturizazioaren eskakizun handiaren segundotan fidagarritasuna asetzeko).
III. Aplikazioaren eszenatoki tipikoak eta industria-balioa
Automobilgintzaren sektorean, itsasgarriek ibilgailu batean itsasgarrien erabilera osoaren % 30 baino gehiago hartzen dute. Altzairuzko eta aluminiozko aleaziozko egitura hibridoak lotzeko erabiltzen dira (pisua % 15-% 20 murriztea), leihoen beira eta markoak zigilatzeko (NVHren errendimendua hobetuz) eta bateria-moduluetako beroa ziurtatzeko eta xahutzeko (ihesaldi termikoaren hedapena saihestuz). Sektore aeroespazialean,-tenperatura erresistenteak diren itsasgarri epoxi altuak eta-nitrilo fenoliko itsasgarriak erabiltzen dira turbinaren palak karkasekin lotzeko (300 gradutik gorako tenperatura erresistentzia dutenak) eta karbono-zuntz konposatuen osagaiak lotzeko, zulaketak eragindako tentsio-kontzentrazioa murrizteko. Elektronika eta elektrizitatearen sektorean, itsasgarri eroaleek (zilarra eta nikela bezalako betegarriak dituztenak) soldadura tradizionala ordezkatzen dute, tenperatura baxuko konexioak (150 gradutik beherakoak) osagai txikietarako (adibidez, 0201-tamainako erresistentzia), txip sentikorrei tenperatura altuko kalteak saihestuz. Gailu medikoen sektorean, itsasgarri biobateragarriak (adibidez, UV bidez senda daitezkeen akrilatoak) kateterrak larruazalean behin-behinean finkatzeko eta inplante ortopedikoen itsasgarrien konponketa egiteko erabiltzen dira, ISO 10993 biosegurtasun arauak betez.
IV. Garapen joerak eta erronkak
Gaur egun, itsasgarri industrialak errendimendu handiko, funtzionaltasun integratua eta ingurumena errespetatzen ari dira. Alde batetik, oinarrizko errendimenduaren hobekuntzak lortzen ari dira nanoteknologiaren bidez (adibidez, karbonozko nanohodiak gehitzea eroankortasuna eta indarra hobetzeko) eta diseinu molekularraren bidez (lotura kobalente dinamikoak sartuz auto-sendatzeko gaitasunak lortzeko). Bestalde, bio-oinarritutako itsasgarri biodegradagarriak (adibidez, almidoia-polivinil alkoholaren sistemak) eta -VOC (konposatu organiko lurrunkorra) baxuko formulazioak garatzen ari dira ingurumen-araudi globalak betetzeko (adibidez, EBko REACH arauak substantzia arriskutsuei buruzko murrizketak). Dena den, material anitzeko loturak (adibidez, metal-zeramika-polimero konposatuak) eta epe luzeko-fidagarritasuna egiaztatzeak muturreko inguruneetan (espazio sakoneko kriogenia edo erreaktore nuklear erradiazio bizia, esaterako) interfazearen parekatze-erronkek industriak premiazko gainditu behar dituen botila teknikoak izaten jarraitzen dute.
Laburbilduz, itsasgarri industrialak konektatzeko "zubi molekularra" ez ezik, goi-{0}}fabrikazioaren hobekuntza bultzatzen duen oinarrizko elementua ere badira. Materialen zientzian eta ingeniaritzan egindako aurrerapenekin, balio ordezkaezina erakutsiko dute goraka ari diren esparruetan (adibidez, energia biltegiratze berrietan eta erdieroaleen bilgarrietan).