Los Objetivos de Desarrollo Sostenible (ODS) exigen un uso más eficiente de nuestros recursos y la construcción de un futuro ecológicamente viable. Para responder a estas demandas, la Economía Circular (EC) contempla varios principios orientados a asegurar que los materiales y productos permanezcan en un ciclo de uso continuo el mayor tiempo posible. En este contexto, el diseño de nuevos materiales que consideren los principios de Reparar y Reciclar para extender su vida en servicio es de elevada importancia científica, ambiental y económica. En los últimos 20 años, e inspirada por la naturaleza, la Ciencia ha buscado conferir a los materiales la capacidad de reparar sus propios daños. Esto se denomina autorreparación. La posibilidad de autorrepararse puede encontrarse en diversos animales como las estrellas de mar, moluscos, insectos, e incluso en los seres humanos, visiblemente en la piel. Esta capacidad natural ha sido biomimetizada en casi todas las familias de materiales, desde metales y cerámicas, hasta materiales compuestos; siendo particularmente relevante en los polímeros y en los materiales compuestos de matriz polimérica, porque sirve como una estrategia para reducir el impacto de sus desechos. Por su parte, el reciclaje, tal y como lo conocemos actualmente, tuvo su origen en Japón en el siglo XI, donde se registró la primera reutilización de papel desechado; pero el símbolo que hoy nos permite identificarlo no vio luz hasta 1970. Aunque ambas estrategias no nacieron ayer, la necesidad de desarrollar hábitos de consumo responsables indica que es hoy cuando se muestran más útiles e imperativas que en cualquier otro momento en nuestra historia. Dentro de los polímeros, los elastómeros son materiales únicos debido a su capacidad para soportar grandes deformaciones y recuperar su forma original, una propiedad que los hace indispensables en diversas aplicaciones. Sin embargo, un elastómero en su estado puro rara vez reúne las propiedades necesarias para cumplir con los exigentes requerimientos mecánicos, térmicos o químicos de estas aplicaciones. Por esta razón, suelen combinarse con una amplia variedad de aditivos, como refuerzos orgánicos (como fibras naturales o negro de carbono), inorgánicos (como la sílice y diversos óxidos metálicos), metales puros y cerámicas. Estas combinaciones permiten modificar, mejorar o conferir propiedades específicas, como mayor resistencia mecánica, estabilidad térmica, conductividad eléctrica y térmica, entre otras. Este enfoque de diseño basado en la incorporación de múltiples fases en una matriz elastomérica permite considerar a los elastómeros como materiales compuestos, siendo en definitiva una combinación de dos o más materiales distintos que, al integrarse, generan un nuevo material con propiedades superiores o diferentes a las de sus componentes individuales. Los elastómeros una vez modificados, son materiales termoestables que se caracterizan por estar constituidos molecularmente por una red tridimensional entrecruzada covalentemente e irreversible que no les permite reprocesarse y moldearse como un termoplástico. Esto se deriva en un modelo de consumo lineal basado en el principio de fabricar, consumir y desechar, que, sin el manejo adecuado, no es compatible con los actuales principios de la Economía Circular. Pero avanzar tecnológicamente sin los elastómeros no es una opción. Estos materiales se utilizan en diversos sectores que van desde la industria automotriz hasta la aeroespacial. Bajo esta perspectiva, el objetivo principal de esta tesis doctoral ha sido el desarrollo de nuevos elastómeros autorreparables y reciclables, con un desempeño mecánico robusto, incluso después de múltiples ciclos de reciclaje. Para ello se ha seleccionado un terpolímero conocido como caucho nitrilo carboxilado (XNBR). La capacidad de autorreparación y la reciclabilidad se logró mediante la construcción de una red entrecruzada iónicamente a través de la incorporación de diferentes aditivos inorgánicos, específicamente óxidos metálicos (tales como el óxido de zinc, ZnO y el óxido de magnesio, MgO) capaces de formar una sal metálica de coordinación con los grupos carboxílicos en la estructura molecular del XNBR. Esta unidad funcional, denominada par iónico, tiene la capacidad de agregarse en estructuras de orden superior, conocidas como clústeres, que responden a la temperatura (son dinámicas, i.e., reversibles), convirtiendo el material termoestable en uno moldeable, venciendo así las restricciones impuestas por los entrecruzamientos covalentes tradicionales, pero también reforzándolo mecánicamente a temperatura ambiente. Esta dualidad implica que el aditivo (el óxido metálico) actúa al mismo tiempo como agente de entrecruzamiento y carga de refuerzo. Los resultados de esta tesis doctoral tienen el potencial de transformar diversas industrias mediante la introducción de materiales compuestos de matriz elastomérica sostenibles, multifuncionales y de alto rendimiento. En el sector automotriz, los materiales autorreparables y reciclables podrían emplearse para la fabricación de autopartes con una vida útil prolongada y menor impacto ambiental. Ofreciendo una alternativa sostenible en un sector que enfrenta desafíos ambientales cada vez mayores. En el ámbito de la robótica blanda, los materiales desarrollados permiten la creación de componentes funcionales y sostenibles para dispositivos avanzados. La validación de estos elastómeros en un actuador robótico blando (mano robótica) demuestra su viabilidad en aplicaciones de alta tecnología, donde la combinación de durabilidad, flexibilidad y capacidad de autorreparación es clave. Este enfoque abre la puerta a nuevas soluciones en robótica médica, asistencial y exploratoria. Asimismo, la integración de cargas recicladas, como residuos de neumáticos y tóner, en las formulaciones de estos elastómeros subraya su contribución a la gestión de residuos. Este enfoque no solo valoriza materiales que de otro modo terminarían en vertederos, sino que también refuerza los principios de la economía circular al transformar residuos en recursos de alto valor añadido. En resumen, esta tesis doctoral no solo ha avanzado en el desarrollo de materiales compuestos de matriz elastomérica autorreparables y reciclables desde una perspectiva científica, sino que también ha abierto nuevas oportunidades para integrar sostenibilidad y funcionalidad en aplicaciones industriales de alto impacto. Al explorar tanto estrategias tradicionales como enfoques novedosos y disruptivos, este esfuerzo se posiciona como una referencia para el desarrollo de soluciones innovadoras en la ciencia de materiales, orientadas a construir un futuro más sostenible.