Los ingenieros químicos del MIT lograron crear un nuevo material que es más fuerte que el acero y tan ligero como el plástico, y se puede fabricar fácilmente en grandes cantidades. Lo lograron mediante un proceso de polimerización que hasta ahora no había sido posible lograr.
El nuevo material es un polímero bidimensional que se autoensambla en láminas, a diferencia de todos los demás polímeros, que forman cadenas unidimensionales. que los científicos describen como “espaguetis”. La novedad es que, hasta ahora, creían que era imposible inducir polímeros para formar láminas 2D.
El material podría usarse como un revestimiento liviano y duradero para piezas de automóviles o teléfonos celulares, o como material de construcción para puentes u otros estructuras, dice Michael Stranoprofesor de ingeniería química en el MIT (Estados Unidos) y autor principal del nuevo estudio.
“Normalmente no pensamos en los plásticos como algo que podrías usar para sostener un edificio, pero con este material, puedes habilitar cosas nuevas”, explicó. “Tiene propiedades muy inusuales y estamos muy entusiasmados”.
El estudio está dirigido por Michael Strano, profesor de ingeniería química en el prestigioso Instituto Tecnológico de Massachusetts. Foto: AFP
Los investigadores solicitaron dos patentes sobre el proceso que utilizaron para generar el material, que describen en un artículo publicado en Naturaleza el 2 de febrero de 2022. El postdoctorado del MIT, yuwen zenges el autor principal del estudio.
Los polímeros, que incluyen todos los plásticos, consisten en cadenas de bloques de construcción llamados monómeros. Estas cadenas crecen añadiendo nuevas moléculas a sus extremos. Una vez formados, los polímeros se pueden moldear en objetos tridimensionales, como botellas de agua, mediante moldeo por inyección.
Los científicos de polímeros han planteado durante mucho tiempo la hipótesis de que si se pudiera inducir a los polímeros a crecer en una hoja bidimensional, deberían formar materiales extremadamente fuertes y livianos.
Sin embargo, muchas décadas de trabajo en este campo llevaron a la conclusión de que era imposible crear tales hojas. Una de las razones de esto fue 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 tres dimensiones y la estructura similar a una hoja se perderá.
Ahora, en el nuevo estudio, Strano y sus colegas idearon un nuevo proceso de polimerización que les permite generar una lámina bidimensional llamada poliaramida.
como es el material
Acero. Pexels de fotos
Para los bloques de construcción de monómeros, utilizan un compuesto llamado melamina, que contiene un anillo de átomos de carbono y nitrógeno. En las condiciones adecuadas, estos monómeros pueden crecer en dos dimensiones, formando discos. Estos discos están apilados uno encima del otro, unidos por enlaces de hidrógeno entre las capas, lo que hace que la estructura sea muy estable y fuerte.
“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”, dice Strano. “Este mecanismo ocurre espontáneamente en solución, y después de que sintetizamos el material, podemos girar la capa fácilmente películas delgadas que son extraordinariamente fuertes”.
Debido a que el material se autoensambla en solución, se puede fabricar en grandes cantidades simplemente aumentando la cantidad de materiales de partida. Los investigadores demostraron que podían recubrir superficies con películas del material, al que llaman 2DPA-1.
“Con este avance, tenemos moléculas planas que serán mucho más fáciles de convertir en un material muy fuerte pero extremadamente delgado”, dice Strano.
Esto podría ser un cambio de juego para la industria tecnológica en los próximos años.
SL
