Una nueva clase de materiales prometedores ha sido desarrollada por investigadores estadounidenses. Llamados "geles vítreos", estos materiales combinan propiedades impresionantes de dureza y flexibilidad, abriendo la puerta a muchas aplicaciones potenciales.
Los geles vítreos están compuestos de polímeros rígidos, similares a los que se utilizan en la fabricación de botellas de agua o ventanas de aviones, combinados con líquidos iónicos. Esta asociación única permite que el material conserve más del 50 % de su contenido en líquido mientras sigue siendo duro y difícil de romper. De hecho, estos geles pueden estirarse hasta cinco veces su longitud original sin romperse, a diferencia de los polímeros vítreos clásicos, que generalmente son frágiles.
Michael Dickey, profesor de ingeniería química y biomolecular en la Universidad Estatal de Carolina del Norte y autor correspondiente del estudio, explica: "Hemos creado materiales tan duros como los polímeros vítreos pero que pueden estirarse considerablemente bajo la acción de una fuerza suficiente. Además, estos materiales pueden recuperar su forma inicial bajo el efecto del calor." Estas propiedades se obtienen gracias a las interacciones electrostáticas fuertes entre los iones del solvente y las cadenas de polímeros, lo que impide que estas últimas se muevan mientras aumentan el espacio libre entre ellas.
Los geles vítreos también destacan por su excelente conductividad eléctrica, superior a la de los plásticos clásicos. Meixiang Wang, coautor principal del estudio e investigador postdoctoral en la Universidad Estatal de Carolina del Norte, subraya: "Su alto contenido en líquido los hace más eficientes para conducir la electricidad que los plásticos con características físicas similares."
La fabricación de los geles vítreos es relativamente simple: los investigadores mezclan los precursores líquidos de los polímeros con un líquido iónico, y luego exponen la mezcla a luz ultravioleta para endurecerla. Este proceso fácil permite producir estos materiales de manera rentable, ya sea por moldeo o por impresión 3D.
Otro gran punto a favor de los geles vítreos es su capacidad de autorreparación. En caso de corte o ruptura, una simple aplicación de calor permite que el material se cicatrice. Esta propiedad, combinada con su alta adhesividad, hace que estos geles sean particularmente interesantes para aplicaciones como pinzas robóticas flexibles o dispositivos médicos.
Los investigadores, cuyo estudio ha sido publicado en
Nature, han probado diversos polímeros y líquidos iónicos para crear estos geles, abriendo así el camino a una multitud de combinaciones posibles para satisfacer necesidades específicas. Aunque no todas las clases de polímeros son adecuadas, aquellos que están cargados o son polares parecen especialmente prometedores.
Así, los geles vítreos representan un avance significativo en el campo de los materiales. Fáciles de producir, extensibles, autorreparables y conductores, ofrecen un potencial considerable para numerosas aplicaciones industriales y tecnológicas.
Autor del artículo: Cédric DEPOND
Fuente: Nature