Crean un material 'imposible' tan ligero como el plástico y más resistente que el acero

Nuevo material

MIT

  • Ingenieros del MIT han conseguido crear un nuevo material ultrafino tan ligero como el plástico pero más resistente que el acero.
  • El logro procede de un proceso de polimerización novedoso. Puede fabricarse fácilmente en grandes cantidades y aplicarse en revestimientos para proteger el metal en automóviles y otros vehículos, o para el diseño de estructuras de acero.
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La innovación sigue impulsando al creciente campo de la ciencia de materiales, que en los últimos tiempos ha alumbrado descubrimientos como los plásticos que se descomponen en medio de una semana, materiales más duros que el kevlar o un polímero basado en plantas que imita a la tera de araña.

Ahora, ingenieros del MIT han creado un nuevo material "imposible", ultrafino y ligero como el plástico pero más resistente que el acero, que podría emplearse para el revestimiento de vehículos o productos electrónicos.

Tal y como detallan en su comunicado, para lograrlo han hecho uso de una técnica de fabricación que hasta el momento se pensaba imposible: un novedoso proceso de polimerización.

Hasta la fecha, resultaba extraordinariamente difícil unir los polímeros para formar láminas bidimensionales, ya que en los resultados había fallos en la resistencia y otras propiedades.  Los científicos sí que podían obtener formas tridimensionales a través de técnicas como el moldeo por inyección. 

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En la nueva investigación, publicada en la revista Nature, se detalla este pionero método de producción que permite que los polímeros formen láminas 2D a la vez que conservan intacta su resistencia. 

Para los bloques de construcción de monómeros, los responsables utilizaron un compuesto llamado melamina, que contiene un anillo de átomos de carbono y nitrógeno. 

Bajo las condiciones adecuadas, estos monómeros pueden crecer en dos dimensiones, formando discos apilados uno encima del otro y unidos por enlaces de hidrógeno entre las capas. Así se consigue una estructura estable y fuerte. 

“En lugar de hacer una molécula con forma de espagueti, podemos hacer un plano molecular con forma de lámina, donde hacemos que las moléculas se enganchen entre sí en dos dimensiones”, explica Michael Strano, profesor de ingeniería química en el MIT y autor principal del estudio.

 “Este mecanismo ocurre espontáneamente, y después de que sintetizamos el material podemos recubrir por rotación fácilmente películas delgadas que son extraordinariamente fuertes”.

Un material fuerte, resistente e impermeable

Una de las principales ventajas es que el novedoso material puede producirse en grandes cantidades simplemente aumentando la cantidad de materiales de partida. Los investigadores demostraron que podían recubrir superficies con películas del material, que ha sido bautizado bajo el término de 2DPA-1.

Los datos compartidos por el MIT muestran que se necesita una fuerza entre 4 y 6 veces superior a la del vidrio a prueba de balas para deformarse. 

Su límite elástico, o la fuerza necesaria para romper el material, es el doble que el del acero, aunque el material tiene solo una sexta parte de la densidad de este metal. 

Otro rasgo diferencial del 2DPA-1 es que es impermeable a los gases. Mientras que otros polímeros están hechos de cadenas enrolladas con espacios que permiten que los gases se filtren, al unirse los monómeros al más puro estilo de las piezas LEGO, las moléculas no pueden interponerse entre ellos.

Entre sus aplicaciones destacan los recubrimientos ultrafinos para dispositivos, automóviles y estructuras de acero. Así se protegería el metal y se impediría el paso del agua y los gases. 

La técnica "incorpora una química muy creativa para hacer estos polímeros 2D unidos", celebra por su parte Matthew Tirrell, decano de la Escuela Pritzker de Ingeniería Molecular de la Universidad de Chicago.

Los investigadores, cuyo estudio ha sido financiado por el Center for Enhanced Nanofluidic Transport (CENT), continúan analizando la formación de láminas 2D con este polímero y experimentando con su composición molecular para crear más sorprendentes materiales con múltiples aplicaciones para mejorar la vida cotidiana.

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