Los científicos han desarrollado un material blando, suave pero fuerte, completamente nuevo, que es capaz de recuperar su forma original después de ser atropellado por un automóvil, o para usar un ejemplo más natural, después de ser caminado por un elefante.
Compuesto en un 80 por ciento de agua, las partes del material que no son agua le permiten actuar como un vidrio ultraduro cuando se comprime. Los investigadores creen que es la primera vez que un material blando como este muestra una resistencia a la compresión tan excelente.
Y después de un mayor desarrollo, la ‘súper gelatina’ podría tener una gran cantidad de aplicaciones prácticas, dice el equipo detrás del material, desde su uso en robótica suave hasta mejorar la flexibilidad de los reemplazos de cartílago utilizados en el cuerpo humano.
“Con un 80 por ciento de contenido de agua, uno pensaría que se rompería como un globo de agua, pero no es así: permanece intacto y soporta enormes fuerzas de compresión”. dice el químico Oren Scherman de la Universidad de Cambridge en el Reino Unido. “Las propiedades del hidrogel aparentemente están en desacuerdo”.
Los hidrogeles elásticos tienen muchas características que los hacen interesantes para los científicos de materiales, pero generalmente se trituran cuando se comprimen. La razón por la que esta ‘súper gelatina’ es diferente se debe a su estructura molecular y la forma en que usa enlaces cruzados – dos moléculas unidas por un enlace químico.
Aquí, las moléculas en forma de barril llamadas cucurbiturils sirvieron como enlaces cruzados, cada una con dos moléculas invitadas en su cavidad como una esposas moleculares. Al hacerlo, estas moléculas invitadas permanecen en su lugar durante más tiempo de lo habitual.
Eso significa que la red de polímeros que controlan las propiedades mecánicas del material está más estrechamente vinculada y es más capaz de resistir la compresión. En general, los investigadores lo describen como “ralentizar” la dinámica del material, por lo que su rendimiento puede variar desde estados similares al caucho hasta estados similares al vidrio.
“La forma en que el hidrogel puede resistir la compresión fue sorprendente, no se parecía a nada que hayamos visto en los hidrogeles”. dice el químico Jade McCune de la Universidad de Cambridge.
“También descubrimos que la resistencia a la compresión se podía controlar fácilmente simplemente cambiando la estructura química de la molécula huésped dentro de la esposas”.
Si bien otros hidrogeles son conocidos por su dureza y su autocuración, soportar el peso de un automóvil de 1.200 kg (2.646 libras) como en el video de arriba no es algo que hayan podido hacer antes.
“Hasta donde sabemos, esta es la primera vez que se fabrican hidrogeles similares al vidrio. No solo estamos escribiendo algo nuevo en los libros de texto, lo cual es realmente emocionante, sino que estamos abriendo un nuevo capítulo en el área. de materiales blandos de alto rendimiento “, dice Zehuan Huang, químico de la Universidad de Cambridge y autor principal del estudio.
Una forma en la que este material podría usarse es como sensor de presión de hidrogel para el monitoreo en tiempo real de acciones como estar de pie, caminar y saltar. Podría deformarse y tomar medidas antes de volver a su forma original.
Se requiere un mayor desarrollo antes de que el material esté listo para fines biomédicos y bioelectrónicos. Aún así, esta demostración temprana es muy prometedora, como muchos otros desarrollos recientes en la ciencia del hidrogel.
“La gente ha pasado años fabricando hidrogeles similares al caucho, pero eso es solo la mitad del panorama”. dice Scherman. “Hemos revisado la física tradicional de los polímeros y hemos creado una nueva clase de materiales que abarcan toda la gama de propiedades de los materiales, desde similares al caucho hasta similares al vidrio, completando la imagen completa”.
La investigación ha sido publicada en Materiales de la naturaleza.
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