Científicos han informado el desarrollo de un novedoso y extraño material que se vuelve más duro cuando lo golpean.

Los sensores y dispositivos electrónicos que se llevan puestos podrían fabricarse algún día con un material que se endurece al recibir golpes o al estirarse, gracias a una nueva investigación llevada a cabo por un equipo de la University of California, Merced.

Esta “durabilidad adaptativa” es una característica importante en la ciencia de los materiales. Significa protección contra daños y resistencia a la tensión, incluso en entornos difíciles.

Un nuevo material inspirado en el almidón de maíz

En realidad, el nuevo material se inspiró en el almidón de maíz utilizado en la cocina, que puede agitarse cuando se le añade agua. A diferencia de la arena húmeda, que tiene una viscosidad constante tanto si se mezcla como si se pica, la pasta de almidón de maíz actúa como un líquido cuando se agita suavemente y como un sólido cuando se pica rápidamente.

Cuando aplastas la maicena lentamente, las diminutas partículas se repelen entre sí, lo que las hace actuar como un fluido. Pero si las golpeas rápidamente, se tocan, provocando fricción y actuando como un sólido. Esta diferencia de comportamiento se debe al tamaño de las partículas.

Los investigadores querían ver si podían obtener los mismos resultados con un material polimérico.

Para conseguirlo, el equipo empezó con polímeros conjugados: polímeros con propiedades especiales que ayudan a los materiales a conducir la electricidad sin dejar de ser relativamente blandos y flexibles. Estos materiales pueden fabricarse con todo tipo de combinaciones de moléculas.

En este caso, incorporaron moléculas largas de poly(2-acrylamido-2-methylpropanesulfonic acid), moléculas cortas de polianilina y un conductor muy eficaz: el poliestireno sulfonato de poli(3,4-etilendioxitiofeno) (PEDOT:PSS). No se preocupe si estos nombres no le resultan familiares: todo lo que realmente necesita saber es que la combinación creó una película que se deformaba o estiraba cuando recibía impactos rápidos.

Este material flexible y conductor tiene “durabilidad adaptativa”, lo que significa que se vuelve más fuerte cuando se golpea. Crédito de imagen: Yue Wang

A más rápido el impacto, más duro el material

Cuanto más rápidos eran los impactos, más duro se volvía el material. La adición de un 10% más de PEDOT:PSS mejoró tanto la durabilidad adaptativa como la conductividad del material.

Según los investigadores, su elección de dos polímeros con carga positiva y dos con carga negativa crea un material con estructuras superpequeñas, como albóndigas en miniatura, en un bol de espaguetis enredados. Estas “albóndigas” absorben el choque de los impactos sin romperse del todo, manteniendo el material y su conductividad en su sitio.

Otros experimentos sugieren que la adición de nanopartículas de 1,3-propanediamina cargadas positivamente mejora aún más la resistencia, debilitando ligeramente las “albóndigas” (para que el material pudiera recibir golpes más fuertes) y reforzando al mismo tiempo los “hilos de espagueti” que las rodean (manteniendo la integridad del material).

Todo esto es bastante complejo y técnico, pero el material podría tener aplicaciones fuera del laboratorio si se puede fabricar a gran escala. El equipo de investigación propone ejemplos de pulseras para relojes inteligentes, sensores portátiles y monitores de salud (cardiovascular o de glucosa, por ejemplo).

Las prótesis electrónicas personalizadas son otro posible caso de uso, algo con lo que los investigadores ya han experimentado. Con el tiempo, podrían imprimirse en 3D extremidades artificiales con este versátil material.

Es otro recordatorio del potencial de descubrimiento de nuevos materiales y de perfeccionamiento de los ya existentes, y de cómo podrían cambiar nuestro futuro, desde los dispositivos que utilizamos hasta la ropa que vestimos.

Yue Wang, científico de materiales, explica:

“Existen numerosas aplicaciones potenciales, y nos entusiasma ver adónde nos llevará esta nueva propiedad poco convencional”.

Los hallazgos de la investigación han sido presentados en la reunión de primavera de 2024 de la American Chemical Society.

Aunque el audio del siguiente vídeo se encuentra en inglés, usted puede activar los subtítulos en español. En caso desconozca cómo hacerlo, puede consultar esta GUÍA.

Fuente: scialert

Tenemos algo para decirte: Visítanos en Facebook. Únete a la discusión en nuestra comunidad en Telegram. Y si te es posible, apoya nuestro trabajo invitándonos un café. ¡Te lo agradecemos!