La ciencia de los materiales acaba de hacer un gran avance. Los científicos del MIT han diseñado un material de polímero 2D novedoso que ...
La ciencia de los materiales acaba de hacer un gran avance. Los científicos del MIT han diseñado un material de polímero 2D novedoso que puede autoensamblarse en láminas, a pesar de pesar lo mismo que el plástico, e incluso puede escalar a niveles masivos de producción, según un estudio reciente publicado en la revista Nature .
Y, lo que es más importante, es incluso más fuerte que el acero. Entonces, los científicos presentaron dos patentes sobre el nuevo material.
Científicos del MIT presentan dos patentes sobre un nuevo material
El nuevo material se forjó a través de un nuevo proceso de polimerización y permitió a los ingenieros químicos del MIT evitar las trampas de otros polímeros, que normalmente se forman en cadenas unidimensionales similares a fideos.
Esto representa un gran avance en el material de polímero 2D que podría servir como una capa ligera y robusta para piezas de automóviles, teléfonos inteligentes e incluso el material de construcción para puentes y otros edificios urbanos, dijo Michael Strano, profesor de ingeniería química Carbon P. Dubbs del MIT, quien es el autor principal del estudio, en una publicación de blog en el sitio web oficial del MIT .
A raíz de la creación de este material, los investigadores presentaron dos patentes sobre el proceso que les permitió construir el material. Pero, ¿qué es exactamente un polímero bidimensional?
Mantener el polímero en dos dimensiones
Los polímeros son una sustancia que incluye todos los plásticos y están hechos de pequeños bloques de construcción conectados en una cadena, llamados monómeros. Una vez formados en cadenas, pueden crecer agregando más moléculas a cada lado. Eventualmente, pueden transformarse y plegarse en objetos 3D con los que estamos muy familiarizados, como botellas, mediante moldeo por inyección.
Los investigadores de polímeros han teorizado que podrían descubrir una manera de hacer que los polímeros crezcan en una lámina bidimensional, y que su material hipotético sería desmesuradamente fuerte y formaría fácilmente una sustancia simple y liviana. Pero décadas de trabajo en este sueño no habían arrojado nada, lo que hizo que muchos sospecharan que era solo otra quimera.
Esta no era una actitud derrotista; había buenas razones para dudar de que alguna vez sucediera: por ejemplo, si un solo monómero gira hacia abajo o hacia arriba, fuera del plano de la hoja en crecimiento, el dominio del nuevo material comenzará a crecer en tres dimensiones, eliminando toda esperanza de la estructura en forma de hoja con las cualidades únicas necesarias para aplicaciones de siguiente nivel.
Es por eso que, en el nuevo estudio, Strano y sus colegas concibieron un nuevo proceso de polimerización que les ayudó a crear una hoja 2D, conocida como poliaramida. Otra sustancia compuesta de átomos de nitrógeno y carbono, llamada melamina, ayudó a "enfocar" los monómeros, para que solo crecieran en dos dimensiones.
Más materiales novedosos están en el horizonte
Con todos estos métodos combinados en una increíble prueba de ingeniería, los investigadores obligaron al polímero a formar discos, que luego se apilaron como panqueques, "pegados" entre sí a través de enlaces de hidrógeno entre cada capa, el secreto de la fuerza poco común de los materiales.
Lo que significa para los materiales de construcción : este material puede autoensamblarse de forma autónoma en una solución, lo que significa que los ingenieros pueden generar enormes rendimientos al aumentar la cantidad de materiales iniciales. Y, con la prueba de que el nuevo material puede aumentar sustancialmente la resistencia de otros al recubrir sus superficies, los ingenieros lo llamaron 2DPA-1.
"Con este avance, tenemos moléculas planas que serán mucho más fáciles de convertir en un material muy fuerte pero extremadamente delgado", dijo Strano.
Y, en los próximos años, él y su equipo en el MIT tienen como objetivo explorar qué otros tipos nuevos de materiales podrían descubrirse, jugando con la composición molecular del 2DPA-1 .
Más información: Michael Strano, Irreversible synthesis of an ultrastrong two-dimensional polymeric material, Nature (2022). DOI: 10.1038/s41586-021-04296-3. www.nature.com/articles/s41586-021-04296-3
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