UN MATERIAL MÁIS RESISTENTE QUE O ACEIRO PERO LIXEIRO COMA O PLÁSTICO

O novo material é un polímero bidimensional que se autoensambla en láminas e podería usarse como un revestimento livián e duradeiro para pezas de automóbiles ou teléfonos celulares, ou como material de construción para pontes ou outras estruturas / Polímero cortesía dos investigadores; Christine Daniloff, MIT

Enxeñeiros químicos do Instituto Tecnolóxico de Massachusetts (MIT) crearon un material máis resistente que o aceiro, pero tan livián como o plástico e que pode producirse en masa. Trátase dun polímero bidimensional que, a diferenza de todos os demais polímeros que forman cadeas unidimensionais similares a ’espaguetis’, pode ensamblarse en láminas, un proceso que ata agora dábase por imposible. Os resultados acaban de publicarse na revista Nature motivaron dúas novas patentes.

Este polímero podería utilizarse como unha especie de ’capa protectora’ e usarse en coches, teléfonos móbiles ou mesmo en materiais de construción en pontes e outras estruturas, explica Michael Strano, profesor de enxeñaría química no MIT e autor principal do novo estudo.

"Normalmente non pensamos nos plásticos como algo que poderiamos usar para soster un edificio, pero con este material, podes habilitar cousas novas. Ten propiedades moi inusuais e estamos moi entusiasmados", afirma.

Os polímeros, que forman todos os plásticos, son unha sorte de cadeas de bloques de construción cuxos ’ladrillos’ básicos serían os coñecidos como monómeros. Estas cadeas crecen engadindo novas moléculas nos seus extremos. Unha vez formados, os polímeros pódense moldear en obxectos tridimensionais, como botellas ou bolsas, mediante moldeo por inxección.

Os científicos de polímeros expuxeron durante moito tempo a hipótese de que se se puidese inducir aos polímeros a crecer nunha lámina bidimensional, deberían formar materiais extremadamente fortes e liviáns. Con todo, moitas décadas de traballo neste campo levaron á conclusión de que era imposible crear tales follas. Unha das razóns era que se só un monómero vira cara arriba ou cara abaixo, fóra do plano da folla en crecemento, o material comezaría a expandirse en tres dimensións e perderase a estrutura similar a unha lámina.

Con todo, no novo estudo, Strano e os seus colegas idearon un novo proceso de polimerización que lles permite xerar unha lámina bidimensional chamada poliaramida. Para os bloques de construción de monómeros, utilizan un composto chamado melamina, que contén un anel de átomos de carbono e nitróxeno. Baixo as condicións adecuadas, estes monómeros poden crecer en dúas dimensións, formando discos. Estes discos apilanse un encima do outro, unidos por enlaces de hidróxeno entre as capas, o que fai que a estrutura sexa moi estable e forte.

"En lugar de facer unha molécula con forma de espagueti, podemos facer un plano molecular con forma de lámina, onde facemos que as moléculas se enganchen entre si en dúas dimensións -di Strano-. Este mecanismo ocorre espontaneamente en solución, e despois de que sintetizamos o material, podemos recubrir por rotación facilmente películas delgadas que son extraordinariamente fortes".

Debido a que o material autoensámblase en solución, pódese fabricar en grandes cantidades simplemente aumentando a cantidade de materiais de partida. Os investigadores demostraron que podían recubrir superficies con películas do material, ao que chaman 2DPA-1. "Con este avance, temos moléculas planas que serán moito máis fáciles de converter nun material moi forte pero extremadamente delgado", afirma Strano.

Os investigadores atoparon que o módulo de elasticidade do novo material (unha constante que mide o seu comportamento elástico e prognostica tamén o seu estiramento) é entre catro e seis veces maior que o do vidro a proba de balas. Tamén descubriron que o seu límite elástico (é dicir, a tensión máxima que un material elastoplástico pode soportar sen sufrir deformacións permanentes), é o dobre que o do aceiro, aínda que ten só unha sexta parte da súa densidade.

Outra característica clave de 2DPA-1 é que é impermeable aos gases. Mentres que outros polímeros están feitos de cadeas enroladas con espazos que permiten que os gases se filtren, o novo material está feito de monómeros que se unen como pezas de LEIGO, e as moléculas non poden interporse entre eles. "Isto podería permitirnos crear recubrimientos ultrafinos que poden evitar por completo o paso de auga ou gases", di Strano. "Este tipo de revestimento de barreira podería usarse para protexer o metal en automóbiles e outros vehículos, ou estruturas de aceiro".

O próximo paso será estudar con máis detalle como este polímero en particular pode formar láminas 2D, e están a experimentar co cambio da súa composición molecular para crear outros tipos de materiais novos.

FONTE: abc.es/ciencia