Los científicos han creado un nuevo y extraño material que se endurece con el impacto
Según una reciente investigación realizada por un grupo de investigadores de la Universidad de California en Merced, los dispositivos electrónicos y los sensores podrán construirse algún día con un material que se endurece al recibir un golpe o ser sometido a tensiones.
La expresión “durabilidad adaptativa” se refiere a esta cualidad, que es importante para la ciencia de los materiales. Denota resistencia al estrés y defensa contra el daño, incluso en entornos hostiles.
Desarrollo del nuevo material
Agitada mediante la adición de agua, la maicena cocida sirvió de modelo para la nueva sustancia. A diferencia de la arena húmeda, que sigue siendo viscosa cuando se mezcla o se machaca, la pasta de maicena se comporta como un sólido cuando se pincha rápidamente y como un líquido cuando se remueve suavemente.
Cuando se machacan lentamente, las diminutas partículas de almidón de maíz se comportan como un fluido porque se repelen entre sí. Sin embargo, entran en contacto y causan fricción cuando se golpean rápidamente, comportándose como un sólido. El tamaño de las partículas provoca esta variación de comportamiento.
El estudio examinó si una sustancia polimérica podría producir los mismos resultados.
El equipo empezó trabajando con polímeros conjugados, que son polímeros particulares que permiten transmitir electricidad sin dejar de ser flexibles y blandos. Podemos crear estos materiales utilizando una gran variedad de combinaciones moleculares.
En este caso, combinaron moléculas largas de poli(ácido 2-acrilamido-2-metilpropanosulfónico), moléculas cortas de polianilina y poliestireno sulfonato de poli(3,4-etilendioxitiofeno) (PEDOT: PSS), un conductor muy eficaz. Si estos términos no le suenan, no se preocupe. Lo importante es que la combinación produjo una película que se estiraba o distorsionaba al recibir golpes rápidos.
El material se endurecía a medida que se producían los impactos. Un 10% más de PEDOT: PSS mejoró la conductividad del material y su resistencia a la adaptación.
Los investigadores afirman que la selección de dos polímeros con carga negativa y dos con carga positiva produjo un material con estructuras increíblemente diminutas que se asemejan a pequeñas albóndigas en un amasijo similar a un cuenco de espaguetis. Estas “albóndigas” preservan la conductividad del material absorbiendo el choque del impacto sin desintegrarse del todo.
Otros estudios sugieren que la incorporación de nanopartículas de 1,3 propano-diamina cargadas positivamente aumenta aún más la tenacidad, disminuyendo sutilmente la resistencia de las “albóndigas” para permitir que el material soporte impactos más sustanciales, al tiempo que refuerza las “cuerdas de espagueti” que las envuelven para mantener la integridad estructural del material.
Posibles aplicaciones e implicaciones futuras
A pesar de la complejidad científica, la producción a gran escala de este material podría dar lugar a aplicaciones en el mundo real más allá del laboratorio. El equipo de investigadores ofrece sensores para llevar puestos, pulseras para relojes inteligentes y monitores de salud, por ejemplo para medir los niveles de glucosa o la salud cardiovascular.
Otra posible aplicación que los investigadores han probado previamente son las prótesis electrónicas personalizadas. Con el tiempo, este material adaptable podría revolucionar las prótesis al permitir la impresión en 3D de miembros artificiales.
Es otro recordatorio de la posibilidad de descubrir nuevos materiales y perfeccionar los existentes, y de cómo esto podría alterar nuestro futuro en todo, desde los artilugios que utilizamos hasta las prendas que vestimos.
El científico de materiales Yue Wang añade: “Hay muchos usos posibles, y tenemos grandes esperanzas de adónde nos llevará esta nueva propiedad poco común“.
El estudio se presentó en la reunión de primavera de 2024 de la American Chemical Society.
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