Los investigadores han creado nuevos materiales que son muy elásticos y extremadamente resistentes.
«Los materiales que pueden deformarse, pero que son difíciles de romper o desgarrar, son deseables», dice Michael Dickey, coautor correspondiente de un artículo sobre el trabajo y profesor Camille & Henry Dreyfus de Ingeniería Química y Biomolecular en el Estado de Carolina del Norte. Universidad. «La naturaleza es buena en esto; piense en el cartílago como ejemplo. Pero diseñar materiales sintéticos con estas propiedades ha sido difícil, lo que hace que nuestro trabajo aquí sea emocionante».
Los nuevos materiales pertenecen a la categoría más amplia de ionogeles, que son redes de polímeros que contienen sales líquidas a temperatura ambiente. Estas sales se denominan líquidos iónicos.
Dickey y sus colaboradores han fabricado ionogeles que son casi un 70% líquidos, pero que tienen propiedades mecánicas notables. Es decir, son duros, lo que significa que pueden disipar mucha energía cuando los deformas, lo que los hace muy difíciles de romper. También son fáciles de hacer, fáciles de procesar y puedes imprimirlos en 3D.
«Los hidrogeles, que son redes de polímeros que contienen agua, son bastante comunes», dice Dickey. «Por ejemplo, las lentes de contacto son hidrogeles. Pero los ionogeles tienen algunas ventajas sobre los hidrogeles. Los líquidos iónicos no se evaporan como el agua, por lo que no tiene que preocuparse de que los ionogeles se sequen. Los ionogeles también son eléctrica y térmicamente estables y conducen la electricidad. así, planteando algunas oportunidades interesantes para futuras aplicaciones».
Para hacer los nuevos ionogeles, los investigadores comenzaron con monómeros de ácido poliacrílico (usado en pañales para bebés) y poliacrilamida (usada en lentes de contacto) y los copolimerizaron en una solución de líquido iónico usando luz ultravioleta. En otras palabras, tomaron los ingredientes del ácido poliacrílico y la poliacrilamida, los colocaron en un líquido iónico y lo iluminaron para crear un copolímero que incorpora monómeros y el propio líquido iónico.
«El resultado final es significativamente mejor que el promedio de los dos materiales», dice Dickey. «Es como sumar 1+1 y obtener 10. El gel resultante tiene la elasticidad del ácido poliacrílico y es incluso más fuerte que la poliacrilamida. En términos de dureza, es mejor que el cartílago. Pero las diferencias entre los ionogeles y los hidrogeles los hacen ventajosos para diferentes aplicaciones».
Además, los ionogeles creados por el equipo de Dickey también tienen propiedades de autocuración y memoria de forma. Puede unir dos piezas del ionogel, exponerlo al calor y reformar un vínculo fuerte. Del mismo modo, puede deformar el ionogel en una nueva forma temporal, pero volverá a su forma original cuando se exponga al calor. La cantidad de calor necesaria depende de la rapidez con la que desee que el material «sane» o vuelva a su forma normal. Cuando se expone a una temperatura de 60 grados centígrados, las acciones solo toman decenas de segundos.
«Estamos entusiasmados de haber creado algo con propiedades verdaderamente notables que se pueden hacer muy fácilmente, solo hay que iluminarlo, utilizando polímeros ampliamente disponibles», dice Dickey. «Y puede personalizar las propiedades de los ionogeles controlando la proporción de ingredientes durante el proceso de copolimerización.
«Ya estamos trabajando con un socio de la industria y estamos abiertos a trabajar con otros para desarrollar aplicaciones para esta nueva generación de ionogeles».
Vídeo de los ionogeles: https://youtu.be/SoAxmv7I9KA
Fuente de la historia:
Materiales proporcionado por Universidad Estatal de Carolina del Norte. Original escrito por Matt Shipman. Nota: el contenido se puede editar por estilo y longitud.
