Un equipo de ingenieros y químicos de la Universidad de Stanford ha logrado crear el primer material sintético que es sensible al tacto al mismo tiempo que es capaz de repararse a sí mismo rápida y repetidas veces a temperatura ambiente.
"En la última década, ha habido grandes avances en piel artificial, pero incluso los materiales que eran más eficaces en repararse a sí mismos tenían grandes inconvenientes", explica Zhenan Bao, ingeniero químico y uno de los autores de la investigación. Algunos de esos materiales tenían que estar expuestos a altas temperaturas para repararse, lo que los hace impracticables para su uso en el día a día. Otros podían repararse a temperatura ambiente, pero eso suponía cambiar su mecánica y estructura química, así que solo podían hacerlo una vez. Además, ninguno era un buen conductor de electricidad, una propiedad muy importante para que pueda interactuar con el mundo digital.
Los investigadores comenzaron con un plástico consistente en una larga cadena de moléculas unidas por hidrógeno. "Estas uniones dinámicas permiten al material autorepararse", explican los investigadores. Las moléculas se rompen fácilmente, pero entonces, cuando reconectan, las uniones se reorganizan y restauran la estructura del material después de que este se dañe. El resultado es un material flexible.
A este polímero flexible, los investigadores añadieron pequeñas partículas de níquel, el cual incrementa su fuerza mecánica y facilita que sea un conductor eléctrico. El resultado es un polímero de características poco comunes. "La mayoría de los plásticos son buenos aislantes, pero este es un excelente conductor", dice Bao.
Los investigadores tomaron una banda de material y lo cortaron por la mitad con un bisturí. Después de presionar las piezas juntas durante unos segundos, se dieron cuenta de que el material volvía a tener el 75% de su fuerza y conductividad eléctrica originales. El material se reparó casi en un 100% en treinta minutos. "Incluso la piel humana tarda días en repararse, así que esto es bastante bueno", dice el equipo. Además, la misma muestra podía ser cortada repetidamente en el mismo lugar. Después de 50 cortes y sus consiguientes reparaciones, la muestra se comportaba como el original.
Los investigadores dicen que el material es lo suficientemente sensible para detectar la presión de un apretón de manos por lo que podría ser ideal para ser utilizado en prótesis. El material es sensible no solo a la presión sino también a la flexión, por lo que una extremidad protésica podría algún día ser capaz de registrar el grado de curvatura de una articulación.
Hay otras posibilidades comerciales. Los aparatos eléctricos y los cables recubiertos de este material podría repararse a sí mismos y obtener electricidad que fluya de nuevo sin un mantenimiento costoso ni complicado, sobre todo en la dificultad de alcanzar lugares como el interior de las paredes de un edificio o en vehículos.
El siguiente paso para el equipo es convertir el material en elástico y transparente, de modo que pueda ser que sea apto para el embalaje y la superposición de los dispositivos electrónicos o pantallas de visualización.
"En la última década, ha habido grandes avances en piel artificial, pero incluso los materiales que eran más eficaces en repararse a sí mismos tenían grandes inconvenientes", explica Zhenan Bao, ingeniero químico y uno de los autores de la investigación. Algunos de esos materiales tenían que estar expuestos a altas temperaturas para repararse, lo que los hace impracticables para su uso en el día a día. Otros podían repararse a temperatura ambiente, pero eso suponía cambiar su mecánica y estructura química, así que solo podían hacerlo una vez. Además, ninguno era un buen conductor de electricidad, una propiedad muy importante para que pueda interactuar con el mundo digital.
Los investigadores comenzaron con un plástico consistente en una larga cadena de moléculas unidas por hidrógeno. "Estas uniones dinámicas permiten al material autorepararse", explican los investigadores. Las moléculas se rompen fácilmente, pero entonces, cuando reconectan, las uniones se reorganizan y restauran la estructura del material después de que este se dañe. El resultado es un material flexible.
A este polímero flexible, los investigadores añadieron pequeñas partículas de níquel, el cual incrementa su fuerza mecánica y facilita que sea un conductor eléctrico. El resultado es un polímero de características poco comunes. "La mayoría de los plásticos son buenos aislantes, pero este es un excelente conductor", dice Bao.
Los investigadores tomaron una banda de material y lo cortaron por la mitad con un bisturí. Después de presionar las piezas juntas durante unos segundos, se dieron cuenta de que el material volvía a tener el 75% de su fuerza y conductividad eléctrica originales. El material se reparó casi en un 100% en treinta minutos. "Incluso la piel humana tarda días en repararse, así que esto es bastante bueno", dice el equipo. Además, la misma muestra podía ser cortada repetidamente en el mismo lugar. Después de 50 cortes y sus consiguientes reparaciones, la muestra se comportaba como el original. Los investigadores dicen que el material es lo suficientemente sensible para detectar la presión de un apretón de manos por lo que podría ser ideal para ser utilizado en prótesis. El material es sensible no solo a la presión sino también a la flexión, por lo que una extremidad protésica podría algún día ser capaz de registrar el grado de curvatura de una articulación.
Hay otras posibilidades comerciales. Los aparatos eléctricos y los cables recubiertos de este material podría repararse a sí mismos y obtener electricidad que fluya de nuevo sin un mantenimiento costoso ni complicado, sobre todo en la dificultad de alcanzar lugares como el interior de las paredes de un edificio o en vehículos.
El siguiente paso para el equipo es convertir el material en elástico y transparente, de modo que pueda ser que sea apto para el embalaje y la superposición de los dispositivos electrónicos o pantallas de visualización.
El avance, descrito en la revista Nature Nanotechnology.
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