La luz transforma el plástico inteligente de flexible a rígido

Los investigadores han desarrollado un nuevo material similar al plástico que puede volverse suave y elástico o duro y rígido con solo la aplicación de un catalizador y luz visible.

Inspirado en seres vivos como árboles y crustáceos, el material es 10 veces más resistente que el caucho natural. Esto podría conducir a una electrónica y una robótica más flexibles.

“Este es el primer material de este tipo”, dice Zachariah Page, profesor asistente de química en la Universidad de Texas en Austin y autor correspondiente del artículo en la revista. La ciencia.

“La capacidad de controlar la cristalización y, por lo tanto, las propiedades físicas del material, con la aplicación de la luz es potencialmente transformadora para electrónica portátil o actuadores en robótica blanda.

Los científicos han buscado durante mucho tiempo imitar las propiedades de las estructuras vivas, como la piel y los músculos, con materiales sintéticos. En los organismos vivos, las estructuras suelen combinar con facilidad atributos como la fuerza y ​​la flexibilidad. Cuando se utiliza una mezcla de diferentes materiales sintéticos para imitar estos atributos, los materiales suelen fallar, desmoronarse y rasgarse en las uniones entre los diferentes materiales.

“A menudo, cuando se juntan materiales, especialmente si tienen propiedades mecánicas muy diferentes, quieren separarse”, dice Page. Page y su equipo pudieron controlar y modificar la estructura de un material similar al plástico, utilizando la luz para alterar la firmeza o elasticidad del material.

Los químicos comenzaron con un monómerouna pequeña molécula que se une a otras similares para formar los componentes básicos de estructuras más grandes llamadas polímeros que eran similares al polímero que se encuentra en el plástico más comúnmente utilizado.

Después de probar una docena de catalizadores, encontraron uno que, cuando se agregaba a su monómero y se exponía a la luz visible, producía un polímero semicristalino similar a los que se encuentran en los catalizadores existentes. caucho sintético. Se formó un material más duro y rígido en las áreas afectadas por la luz, mientras que las áreas no iluminadas conservaron sus propiedades suaves y elásticas.

Dado que la sustancia está hecha de un material con diferentes propiedades, era más fuerte y podía estirarse más que la mayoría de los materiales mixtos.

La reacción tiene lugar a temperatura ambiente, el monómero y el catalizador están disponibles comercialmente y los investigadores utilizaron LED azules como fuente de luz en el experimento. La reacción también tarda menos de una hora y minimiza el uso de residuos peligrosos, lo que hace que el proceso sea rápido, económico, energéticamente eficiente y respetuoso con el medio ambiente.

Luego, los investigadores buscarán desarrollar más objetos con el material para continuar probando su usabilidad.

“Esperamos explorar métodos para aplicar esta química a la fabricación de objetos 3D que contengan componentes duros y blandos”, dice el estudiante de doctorado Adrian Rylski, primer autor del estudio.

El equipo prevé que el material podría usarse como una base flexible para anclar componentes electrónicos en dispositivos médicos o Tecnología usable. En robótica, los materiales fuertes y flexibles son deseables para mejorar el movimiento y la durabilidad.

La Fundación Nacional de Ciencias, el Departamento de Energía de EE. UU. y la Fundación Robert A. Welch financiaron el trabajo.

La fuente: Universidad de Texas en Austin