Científicos han creado un
nuevo material de hidrogel reforzado con fibras que dicen es hasta cinco veces
más difícil de romper que el acero al carbono, pero aún así es fácil de doblar
y estirar.
Esa combinación de propiedades
significa que el nuevo tejido podría ser utilizado como base para ligamentos
artificiales y tendones diseñados para ayudar al cuerpo a sanar – o en la
manufactura o la moda donde se necesita un material muy duro pero elástico.
Los investigadores de la
Universidad de Hokkaido en Japón desarrollaron este tejido, llamado «compuesto
de fibra reforzada suave» (fibre-reinforced soft composite) (o FRSC), mediante
la combinación de hidrogeles que contienen altos niveles de agua con tejido de
fibra de vidrio.
«El material tiene múltiples
aplicaciones potenciales debido a su fiabilidad, durabilidad y flexibilidad»,
dice uno de los investigadores, Jian Ping Gong.
Poner dos materiales naturales
juntos para combinar sus propiedades es un truco que la gente ha estado
intentando por un tiempo muy largo – la paja y el barro van juntos para hacer
ladrillos, y el papel y el pegamento logran papel maché.
La idea es que usted termina
con un nuevo super-material que combina las mejores partes de ambos materiales
de origen.
Los científicos se propusieron
crear una sustancia que pudiera soportar cargas pesadas y también ser muy
resistente a las fracturas, teniendo las mejores características de los
hidrogeles, pero agregando durabilidad adicional y dureza a través de la tela
de fibra de vidrio.
El equipo dice que la
increíble fuerza del material compuesto proviene de enlaces iónicos dinámicos –
átomos atraídos entre sí a medida que los electrones se intercambian – actuando
entre la fibra y los hidrogeles, y dentro de los propios hidrogeles.
A medida que los científicos
aumentaban la dureza de los hidrogeles en el laboratorio, la tenacidad global
del material compuesto también se incrementaba.
Estos mismos principios
también podrían aplicarse para agregar dureza a otros componentes blandos, como
el caucho, dicen los investigadores, basándose en estudios previos dehidrogeles llevados a cabo en la Universidad de Hokkaido.
El resultado final es un
material que es 25 veces más resistente que la tela de fibra de vidrio; 100
veces más resistente que los hidrogeles; y cinco veces más fuerte que el acero
al carbono, en términos de la energía necesaria para romperlos.
Mientras que los hidrogeles ya
han sido promocionados como materiales adecuados para curar heridas y construir
robots suaves, su falta de dureza ha limitado previamente su utilidad, algo que
la nueva investigación podría cambiar.
«Este trabajo proporciona una
buena guía para el diseño de FRSCs con extraordinaria capacidad de resistencia
a las fracturas», escriben los investigadores en su estudio.
Los hallazgos han sido
publicados en Advanced Functional Materials.
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