Un plástico que cambia de forma con un futuro flexible

Con restricciones de espacio y peso, ¿qué llevarías si fueras a Marte? Una opción ideal podría ser un material único que pueda cambiar las formas de cualquier objeto que imagines.

Por la mañana, podrías moldear ese material para convertirlo en utensilios para comer. Cuando termines el desayuno, puedes transformar tu tenedor y cuchillo en una pala para cuida tu jardín marciano. Y luego, cuando sea la hora feliz en el planeta rojo, esa pala podría convertirse en una taza para tu cerveza marciana.

Lo que parece ciencia ficción es, quizás, un paso más hacia la realidad. Investigadores de la Escuela de Ingeniería Molecular Pritzker de la Universidad de Chicago han creado un nuevo tipo de plástico con propiedades que pueden endurecerse con calor y luego fijarse con un enfriamiento rápido, un proceso conocido como templado. A diferencia de los plásticos clásicos, el material conserva esta rigidez cuando vuelve a alcanzar la temperatura ambiente.

Los resultados, publicado en la revista Science el jueves, algún día podría cambiar la forma en que los astronautas se preparan para el espacio.

«En lugar de llevarse todos los plásticos diferentes, se lleva este plástico y luego se le dan las propiedades que necesita», dijo Stuart Rowan, químico de la Universidad de Chicago y autor del nuevo estudio. .

Pero el espacio no es el único lugar donde el material podría resultar útil. El equipo del Dr. Rowan también ve su potencial en otros entornos donde los recursos son escasos, como en el mar o en el campo de batalla. También podría utilizarse para fabricar robots blandos y mejorar el reciclaje de plásticos.

«Todos dependemos de los plásticos en nuestra vida cotidiana», afirmó Shrayesh Patel, ingeniero químico de la Universidad de Chicago y autor del nuevo estudio. Pero los vasos de espuma, las bolsas de basura y las lentes de gafas, por ejemplo, requieren plásticos con propiedades diferentes.

Por otro lado, un único material que puede adaptarse a diferentes necesidades “simplifica la forma de fabricar plásticos”, afirmó el Dr. Patel. También haría que el plástico fuera más sostenible porque todos los elementos podrían procesarse juntos al reciclarse. Que el plástico debe separarse al reciclarse contribuye a que sólo una pequeña fracción sea reutilizadaél explicó.

Los plásticos modernos están hechos de cadenas de moléculas unidas permanentemente, lo que dificulta su descomposición. Pero los investigadores de Chicago dicen que su nuevo material es «pluripotente» (un término usado típicamente para describir la propiedad genérica de las células madre) o está hecho de enlaces que pueden romperse y volverse a formar usando calor.

Se inspiraron en la forma en que los herreros templan, o calientan gradualmente y luego enfrían rápidamente, el acero en un horno. Pero a diferencia del metal, los plásticos son livianos y pueden moldearse a temperaturas que se pueden alcanzar en un horno o una estufa.

Los investigadores calentaron el plástico rojizo y translúcido a temperaturas de entre 140 y 230 grados Fahrenheit y luego lo guardaron en un congelador para enfriarlo rápidamente. Cuando se templaba a temperaturas más bajas, se formaban más enlaces moleculares, lo que hacía que el plástico fuera más rígido. Pero a temperaturas más altas, el material se volvió más blando y pegajoso.

El equipo moldeó el plástico para formar una cuchara lo suficientemente rígida como para sacar mantequilla de maní de un frasco y un tenedor que podía recoger queso. También fabricaron un adhesivo lo suficientemente fuerte como para unir dos trozos de vidrio y una pequeña garra similar a la que se puede encontrar en una máquina de juguete.

Julia Kalow, química de la Universidad Northwestern que no participó en el estudio pero escribió un perspectiva Sobre los resultados de Science, encontró la idea de un solo material que podría lograr una variedad de propiedades únicas y emocionantes. «Ahora que sabemos que podría ser útil lograr esta propiedad, muchos otros investigadores se sentirán inspirados a encontrar nuevas formas de lograr ese objetivo», dijo.

Existen limitaciones para la primera generación de plástico pluripotente. Aunque el equipo ha demostrado que el material puede reprocesarse al menos siete veces y mantener su forma durante al menos un mes, existe incertidumbre sobre su vida útil.

«Todavía no van a ser sustitutos directos de los plásticos básicos», afirmó Nicholas Boynton, estudiante de posgrado de la Universidad de Chicago que dirigió los experimentos del estudio. El material aún no puede alcanzar la dureza de una bolsa de plástico, por ejemplo, ni la elasticidad de una goma elástica.

«Aún no hemos llegado a ese punto, pero estamos bastante cerca», dijo Boynton. «Creo que tener un material que pueda acceder a esta enorme gama es lo realmente emocionante en este momento».

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