El material es más resistente que el acero pero tan ligero como el plástico.

Ingenieros químicos del MIT han creado un nuevo material, es decir, un polímero bidimensional más resistente que el acero y tan ligero como el plástico. El material puede autoensamblarse en láminas y fabricarse fácilmente en grandes cantidades.

Michael Strano, Profesor Carbon P. Dubbs de Ingeniería Química en CON y el autor principal del nuevo estudio, dijo: “Normalmente no pensamos en los plásticos como algo que podrías usar para sostener un edificio, pero con este material puedes habilitar cosas nuevas. Tiene algunas propiedades muy inusuales, y estamos muy entusiasmados con él.

Décadas de trabajo en esta área sugieren que crear láminas 2D livianas y resistentes es imposible. Una de las razones es que si un solo monómero gira hacia arriba o hacia abajo, fuera del plano de la hoja en crecimiento, el material comenzará a expandirse en 3D y se perderá la estructura similar a una hoja.

Los científicos de este nuevo estudio demostraron un nuevo proceso de polimerización para crear una hoja 2D llamada poliaramida. Usaron un compuesto llamado melamina para los bloques de construcción de monómeros. El compuesto de melamina contiene un anillo de átomos de carbono y nitrógeno.

El compuesto crece y forma discos en las condiciones adecuadas. Estos discos se apilan uno encima del otro, unidos por enlaces de hidrógeno entre las capas. El enlace hace que la estructura sea muy estable y resistente.

Strano dijo, “En lugar de hacer una molécula con forma de espagueti, podemos hacer un plano molecular con forma de hoja, donde hacemos que las moléculas se enganchen en dos dimensiones. Este mecanismo ocurre espontáneamente en solución, y después de sintetizar el material, podemos girar fácilmente -recubrimiento de películas delgadas extraordinariamente fuertes.

Los materiales recién creados tienen cuatro y seis veces el módulo de elasticidad del vidrio antibalas. Como se mencionó anteriormente, es más fuerte que el acero. Mientras tanto, la fuerza necesaria para romper el material es el doble que la del acero.

Matthew Tirrell, decano de la Escuela Pritzker de Ingeniería Molecular de la Universidad de Chicago, dicho, “La nueva técnica incorpora una química muy creativa para hacer estos polímeros 2D unidos”.

“Un aspecto importante de estos nuevos polímeros es que son fácilmente procesables en solución, lo que facilitará muchas aplicaciones nuevas en las que es importante una alta relación resistencia-peso, como nuevos compuestos o materiales de barrera de difusión”.

Strano dijo, “Esto podría permitirnos crear recubrimientos ultrafinos que pueden bloquear completamente el paso del agua o los gases. Este tipo de revestimiento de barrera podría usarse para proteger el metal en automóviles y otros vehículos, o estructuras de acero.

Referencia de la revista:

1. Zeng, Y., Gordiichuk, P., Ichihara, T. et al. Síntesis irreversible de un material polimérico bidimensional ultrarresistente. Naturaleza 602, 91–95 (2022). YO: 10.1038/s41586-021-04296-3