El nuevo elastómero se extiende hasta 100 veces su tamaño y se recupera del daño.

Los químicos de Stanford han desarrollado un material que se extiende 100 veces desde su tamaño original y luego se contrae sin perder propiedades. También responde a un campo eléctrico y se recupera del daño.

Las propiedades únicas del nuevo elastómero ofrecen enormes oportunidades para su uso en diversos campos de la industria, incluida la robótica y la medicina, por ejemplo, como base para la piel y los músculos artificiales.

Los músculos artificiales ahora se pueden usar en electrónica de consumo y robótica, pero los defectos y daños más pequeños reducen drásticamente la elasticidad del material. Los elastómeros existentes generalmente se estiran solo dos o tres veces. Además, no pueden recuperarse de pinchazos o arañazos sin interferencia externa (como el calentamiento). El nuevo elastómero está libre de todas estas deficiencias, dice Zhengang Bao , profesor de ingeniería química en la Universidad de Stanford .



Los inventores explican por qué el polímero puede estirarse a una distancia tan increíble. Al igual que la autocuración, esta propiedad se explica por una mejora fundamental en la formación de enlaces cruzados: enlaces químicos especiales entre las moléculas de polímero. Durante este proceso, las cadenas lineales de moléculas están conectadas en una estructura de red similar a una red de pesca.

Para mejorar las propiedades del material, los científicos primero diseñaron moléculas orgánicas especiales que se unen a las hebras cortas de polímeros en sus enlaces transversales, creando estructuras llamadas ligandos. Estos ligandos luego se combinan para formar cadenas de polímeros más largas, como bobinas de resorte con su extensibilidad inherente.

Luego se añaden iones metálicos al material, que se unen químicamente a los ligandos. Como resultado, cuando el material resultante se estira, los nodos en la estructura se debilitan y permiten que los ligandos se separen entre sí. Si la tensión desaparece, la proximidad de iones metálicos y ligandos vuelve a unir la rejilla. Cada ion metálico está unido a al menos dos ligandos, e incluso si uno de los enlaces se pierde debido a tensión o daño, puede restaurar este enlace si está lo suficientemente cerca del ligando.



La estructura química del material explica por qué restaura independientemente la forma después del daño. La autocuración se realiza a temperaturas de -20 ° C y superiores, no se requiere calentamiento especial.



Las propiedades físicas del elastómero (su extensibilidad o velocidad de curación) se pueden variar cambiando la cantidad y el tipo de iones metálicos agregados a los orgánicos. Gracias al metal, el polímero también reacciona a un campo eléctrico, es decir, tales músculos artificiales pueden controlarse mediante pulsos electrónicos desde una computadora.



El material es ideal para fabricar cuero artificial que puede colocarse sobre prótesis de personas con extremidades perdidas. Por supuesto, el elastómero de autocuración es adecuado para cubrir casos y cubiertas de dispositivos electrónicos portátiles, teléfonos inteligentes, dispositivos médicos, implantes, etc.

El trabajo científico de Zheng Bao y sus colegas se ha publicado en la revista Nature Chemistry (doi: 10.1038 / nchem.2492, pdf ).

Source: https://habr.com/ru/post/es393387/