Científicos crean una tela de hidrogel 5 veces más fuerte que el acero

Científicos han creado un nuevo material de hidrogel reforzado con fibras que dicen es hasta cinco veces más difícil de romper que el acero al carbono, pero aún así es fácil de doblar y estirar.

Esa combinación de propiedades significa que el nuevo tejido podría ser utilizado como base para ligamentos artificiales y tendones diseñados para ayudar al cuerpo a sanar – o en la manufactura o la moda donde se necesita un material muy duro pero elástico.

Los investigadores de la Universidad de Hokkaido en Japón desarrollaron este tejido, llamado «compuesto de fibra reforzada suave» (fibre-reinforced soft composite) (o FRSC), mediante la combinación de hidrogeles que contienen altos niveles de agua con tejido de fibra de vidrio.

«El material tiene múltiples aplicaciones potenciales debido a su fiabilidad, durabilidad y flexibilidad», dice uno de los investigadores, Jian Ping Gong.

Poner dos materiales naturales juntos para combinar sus propiedades es un truco que la gente ha estado intentando por un tiempo muy largo – la paja y el barro van juntos para hacer ladrillos, y el papel y el pegamento logran papel maché.

La idea es que usted termina con un nuevo super-material que combina las mejores partes de ambos materiales de origen.

Los científicos se propusieron crear una sustancia que pudiera soportar cargas pesadas y también ser muy resistente a las fracturas, teniendo las mejores características de los hidrogeles, pero agregando durabilidad adicional y dureza a través de la tela de fibra de vidrio.

El equipo dice que la increíble fuerza del material compuesto proviene de enlaces iónicos dinámicos – átomos atraídos entre sí a medida que los electrones se intercambian – actuando entre la fibra y los hidrogeles, y dentro de los propios hidrogeles.

A medida que los científicos aumentaban la dureza de los hidrogeles en el laboratorio, la tenacidad global del material compuesto también se incrementaba.

Estos mismos principios también podrían aplicarse para agregar dureza a otros componentes blandos, como el caucho, dicen los investigadores, basándose en estudios previos de hidrogeles llevados a cabo en la Universidad de Hokkaido.

El resultado final es un material que es 25 veces más resistente que la tela de fibra de vidrio; 100 veces más resistente que los hidrogeles; y cinco veces más fuerte que el acero al carbono, en términos de la energía necesaria para romperlos.

Mientras que los hidrogeles ya han sido promocionados como materiales adecuados para curar heridas y construir robots suaves, su falta de dureza ha limitado previamente su utilidad, algo que la nueva investigación podría cambiar.

«Este trabajo proporciona una buena guía para el diseño de FRSCs con extraordinaria capacidad de resistencia a las fracturas», escriben los investigadores en su estudio.

Los hallazgos han sido publicados en Advanced Functional Materials.