El plástico inteligente podría conducir a una electrónica y una robótica más flexibles

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Por Ashwini Sakharkar

Se puede manipular un nuevo material similar al plástico para que sea suave y elástico o duro y rígido con solo la aplicación de un catalizador y luz visible.

Se puede manipular un nuevo material similar al plástico para que sea suave y elástico o duro y rígido con solo la aplicación de un catalizador y luz visible. Crédito: Universidad de Texas

Una combinación organizada de dominios rígidos y elásticos dentro de un solo material puede adaptar sinérgicamente las propiedades mecánicas a granel. Ahora, investigadores de la Universidad de Texas en Austin han producido un nuevo material similar al plástico, muy parecido a muchas formas de vida que son duras y rígidas en algunos lugares y blandas y elásticas en otros.

Según los científicos, el nuevo material solo necesita luz y un catalizador para cambiar propiedades como la dureza y la elasticidad en moléculas del mismo tipo. Su éxito ha dado lugar a un nuevo material que es diez veces más resistente que el caucho natural y podría dar lugar a una electrónica y una robótica más flexibles.

Al desarrollar el nuevo material, los científicos se inspiraron en materiales naturales, como piel, músculos, árboles y mariscos, que pueden ser rígidos en algunos lugares y suaves y elásticos en otros.

Para crear el plástico inteligente, los científicos utilizaron un monómero que se une a otros similares para formar los componentes básicos de estructuras más grandes llamadas polímeros que eran similares al polímero que se encuentra en el plástico más utilizado. Después de probar varios tipos de catalizadores, encontraron uno que podía integrarse en los monómeros para hacerlos responder a la luz visible. Esto tuvo el efecto de crear un polímero semicristalino similar a los que se encuentran en el caucho sintético existente, formando un material más duro y rígido. Mientras tanto, el área no expuesta a la luz conservó sus propiedades suaves y elásticas.

“Este es el primer material de este tipo”, dijo Zachariah Page, profesor asistente de química y autor correspondiente del artículo. “La capacidad de controlar la cristalización y, por lo tanto, las propiedades físicas del material, con la aplicación de la luz, es potencialmente transformadora para la electrónica portátil o los actuadores en la robótica blanda”.

Según los investigadores, el experimento se puede replicar fácilmente fuera de los laboratorios. Tanto el monómero como el catalizador, utilizados en la fabricación de plástico inteligente, están disponibles comercialmente, y los investigadores utilizaron LED azules económicos como fuente de luz en el experimento. La reacción también toma menos de una hora y minimiza el uso de cualquier desecho peligroso, lo que hace que el proceso sea rápido, económico, energéticamente eficiente y ambientalmente benigno.

Los investigadores prevén una amplia gama de aplicaciones para su creación, incluido el anclaje de componentes electrónicos en dispositivos médicos o tecnología portátil y la mejora de la fuerza y la flexibilidad de los robots.

“Esperamos explorar métodos para aplicar esta química para hacer objetos 3D que contengan componentes duros y blandos”, dijo el primer autor Adrian Rylski, estudiante de doctorado en UT Austin.

Referencia de la revista:

Adrian K. Rylski, Henry L. Cater, Keldy S. Mason, Marshall J. Allen, Anthony J. Arrowood, Benny D. Freeman, Gabriel E. Sanoja, Zachariah A. Page. Multimateriales poliméricos por patrón fotoquímico de cristalinidad. Ciencia, 2022; DOI: 10.1126/ciencia.add6975