Resum
      Aquest manuscrit versa sobre el desenvolupament i caracterització de materials híbrids basats en poliacrilat de hidroxietil (a partir d’ara PHEA) reforçat per la inclusió d’una fase amorfa de sílice. Ambdues fases foren sintetitzades simultàniament: la fase orgànica s’obtingué a través d’una reacció de polimerització radicalària induïda per la xicoteta addició d’un iniciador tèrmic (peròxid de benzoïl); a més a més, la sílice (SiO2) fou polimeritzada a través d’una reacció sol-gel catalitzada en medi àcid de l’alcòxid de silici tetraetoxisilà (d’ara endavant TEOS). Les condicions del procés sol-gel on el reticle de diòxid de silici es forma condicionen l’estructura final de la sílice: grau de condensació, espècies intermitges lineals front a ramificades, grandàries mitjanes,… Alguns dels paràmetres fonamentals que controlen la topologia de la sílice en materials compostos derivats de reaccions sol-gel inclouen a la natura del catalitzador empleat per augmentar la reactivitat de l’alcòxid (així com la seua quantitat, pH), l’aigua disponible per a hidrolitzar al precursor de la sílice (referit a la quantitat estequiomètrica necessària per a hidrolitzar completament a una molècula de TEOS) i la relació entre els percentatges de les fases orgànica i inorgànica en el material híbrid final. El primer paràmetre (el catalitzador) i el segon (l’aigua) es fixaren per a d’aquesta manera sintetitzar materials amb grandàries de sílice en els voltants de les dissenes de nanòmetres (materials nanocompostos); l’últim d’ells, el ràtio relatiu entre les fases orgànica i inorgànica, es canvià sistemàticament.
      Treballs anteriors apunten a la necessitat d’una velocitat de reacció major per a la formació de la sílice en comparació amb la del PHEA; d’alta manera, apareix separació de fases. La tendència lineal de las mesures de densitat a créixer amb el contingut de sílice confirma aquesta hipòtesi. El fet de que el reticle de diòxid de silici es forme en presència d’una mescla d’espècies polimèriques xicotetes (monòmers i oligòmers) fa plantejar-se quin és el paper que representa el caràcter hidròfil/hidròfob de la dissolució que rodeja als nuclis de sílice geminals. Amb el propòsit d’avaluar aquesta influència, es sintetitzà una altra sèrie de materials híbrids amb una variació sistemàtica de la fase orgànica mitjançant la copolimerització amb un monòmer hidròfob, acrilat d’etilé (d’ara endavant EA).
      Per a caracteritzar algunes propietats físiques i químiques dels materials nanocompostos s’utilitzaren diverses tècniques, entre les que s’inclouen: microscopia, espectroscopia infrarroja, calorimetria, anàlisi dinàmic mecànic, termogravimetria, inflat en dissolvents,… La majoria de les tendències mostrades per les dades experimentals s’expliquen basant-se en un parell de fenòmens físics. El més important d’ells és el llindar de fase inorgànica a partir de què ambdues fases són co-contínues (la percolació de la sílice té lloc en els voltants d’un 20% en pes de SiO2 per als materials híbrids de PHEA-SiO2).
      Sobre tots els resultats anteriors, és destacable la millora de les propietats mecàniques (en comparació amb les del polímer pur) en el seu estat sec i inflat quan el contingut de sílice augmenta. De fet, aquest fou un dels requisits bàsics a l'inici de la investigació: trobar una manera de millorar el mòdul elàstic del PHEA inflat mantenint tot el possible la seua gran capacitat d'absorció d'aigua (per exemple, el contingut d'aigua en equilibri per a un material nanocompost basat en el PHEA amb un 30% en pes de SiO2 és igual a 38%, referit a la seua massa de polímer). A més, l'increment del mòdul elàstic també té lloc per davall i per dalt de la transició vítria, encara que és més significatiu per a l'estat de goma (de vegades fins a 3 dècades superior).
      D'altra banda, l'estabilitat tèrmica tendeix a caure amb la inclusió d'una fase orgànica, presumiblement a causa de la catàlisi en la degradació per les espècies no condensades presents (silanols), la qual cosa es confirma addicionalment per mitjà d'espectroscopia infrarroja. L'existència de silanols també fa que tinga lloc un increment irreversible del mòdul elàstic a través de tractaments tèrmics a temperatures per davall de les corresponents a l'inici de la degradació tèrmica, degudes al seu torn a reaccions addicionals de condensació.
      El confinament de macromolècules polimèriques té lloc per a alts continguts en fase inorgànica, on la fase orgànica està més impedida a causa de la percolació de la sílice. Les cadenes polimèriques queden atrapades sobre les superfícies dels dominis rics en sílice, i una gradació de mobilitat queda establerta des d'eixes superfícies de sílice fins al polímer sense pertorbar. Açò queda experimentalment comprovat per la caiguda de la capacitat calorífica a la temperatura de transició vítria, així com per l'eixamplament de la relaxació mesurada per calorimetria i anàlisi dinàmic mecànic.
      La qüestió de quina classe d'interaccions entre fases (enllaços físics i/o químics) es contempla principalment a la llum dels assajos d'immersió d'aigua. L'estat del polímer en els materials híbrids, després que haja aconseguit l'equilibri després de submergir-lo en aigua, depén de la continuïtat de la sílice: abans que la sílice percole, l'absorció d'aigua no varia de forma dràstica (de fet només ho fa lleugerament a causa de la hidrofilicitat de les superfícies de sílice); no obstant, per damunt del límit de percolació, l'estat del polímer és semblant a aquell corresponent al PHEA pur equilibrat en ambients amb humitats relatives altes: la caiguda en la capacitat d'absorció d'aigua és la conseqüència de l'impediment del PHEA enfront de l'inflat (la ruptura de les micel·les formades per hidroxils), i per tant no a causa de la pèrdua (significativa) de grups –OH del polímer a causa de reaccions de condensació híbrida entre silanols i hidroxils corresponents als grups laterals del PHEA.
Finalment, es presenta una metodologia per a preparar un nou tipus de bastiments porosos, la morfologia de porus del quals consisteix en un entramat de canals cilíndrics mútuament perpendiculars. El procediment es basa en l'ús del mètode àmpliament conegut en el camp de la creació de materials porosos de plantilles intermèdies, esta vegada preparant un apilament de teles entreteixides que seran primer premsades i després sinteritzades. Després del farciment per part de la dissolució monomèrica dels buits deixats en l'interior de la plantilla i posterior polimerització tèrmica, les plantilles s'eliminen mitjançant un dissolvent selectiu del material amb què estan fabricades. Una preparació apropiada de les plantilles és crucial, ja que la sinterització localitzada de punts entre teles veïnes dóna lloc a porus transversals que fan que l'estructura porosa estiga tridimensionalment interconnectada. La porositat és del 60%.