Los ‘geles de vidrio’ son elásticos, pegajosos y súper resistentes

Una nueva clase de materiales llamados «geles de vidrio» son muy duros y difíciles de romper aunque contengan más del 50% de líquido.

Además del hecho de que los geles de vidrio son fáciles de producir, el material es prometedor para una variedad de aplicaciones.

Los geles y polímeros de vidrio son clases de materiales que históricamente se han considerado distintos entre sí. Los polímeros vítreos son duros, tenaces y, a menudo, quebradizos. Se utilizan para fabricar cosas como botellas de agua o ventanillas de aviones. Los geles, como las lentes de contacto, contienen líquido y son suaves y elásticos.

«Hemos creado una clase de materiales a los que hemos llamado geles de vidrio, que son tan resistentes como los polímeros de vidrio, pero, si se aplica suficiente fuerza, pueden estirarse hasta cinco veces su longitud original, en lugar de romperse», dice Michael . Dickey, profesor de ingeniería química y biomolecular en la Universidad Estatal de Carolina del Norte y autor correspondiente del estudio publicado en Naturaleza.

“Además, una vez estirado el material, se puede conseguir que vuelva a su forma original aplicando calor. Además, la superficie de los geles de vidrio es muy adhesiva, lo cual es inusual en materiales duros.»

«Una cosa clave que distingue a los geles de vidrio es que son más del 50% líquidos, lo que los convierte en conductores de electricidad más eficientes que los plásticos comunes con propiedades físicas comparables», dice el coautor principal Meixiang Wang, investigador postdoctoral en la Universidad Estatal de Carolina del Norte. . . «Teniendo en cuenta la cantidad de propiedades únicas que tienen, somos optimistas en cuanto a que estos materiales serán útiles».

Los geles de vidrio, como su nombre indica, son efectivamente un material que combina algunas de las propiedades más atractivas tanto de los polímeros como de los geles de vidrio. Para fabricarlos, los investigadores parten de precursores líquidos de polímeros de vidrio y los mezclan con un líquido iónico. Este líquido combinado se vierte en un molde y se expone a luz ultravioleta, que «cura» el material. Luego se retira el molde, dejando atrás el gel de vidrio.

«El líquido iónico es un disolvente, como el agua, pero está compuesto enteramente de iones», dice Dickey. “Normalmente, cuando se agrega un solvente a un polímero, el solvente separa las cadenas del polímero, haciendo que el polímero sea suave y estirable. Esta es la razón por la que una lente de contacto húmeda es flexible y una lente de contacto seca no lo es.

“En los geles de vidrio, el disolvente separa las cadenas moleculares del polímero, lo que le permite estirarse como un gel. Sin embargo, los iones del disolvente son fuertemente atraídos por el polímero, lo que impide que las cadenas del polímero se muevan. La incapacidad de las cadenas para moverse es lo que lo hace vidrioso. El resultado final es que el material es rígido debido a las fuerzas de atracción, pero aún puede estirarse debido al espacio adicional».

Los investigadores descubrieron que el material se puede fabricar con una variedad de polímeros y líquidos iónicos diferentes, aunque no todas las clases de polímeros se pueden utilizar para crear geles de vidrio.

«Los polímeros cargados o polares son prometedores para los geles de vidrio porque se sienten atraídos por el líquido iónico», dice Dickey.

En las pruebas, los investigadores descubrieron que el material no se evapora ni se seca, a pesar de que está compuesto entre un 50 y un 60 % de líquido.

«Quizás la característica más intrigante de los geles de vidrio es su adherencia», dice Dickey. «Porque si bien entendemos qué los hace resistentes y elásticos, sólo podemos especular sobre qué los hace tan pegajosos».

Los investigadores también creen que los geles de vidrio son prometedores para aplicaciones prácticas porque son fáciles de fabricar.

«Crear geles de vidrio es un proceso simple que se puede realizar curándolo en cualquier tipo de molde o imprimiéndolo en 3D», dice Dickey. “La mayoría de los plásticos con propiedades mecánicas similares requieren que los fabricantes creen un polímero como materia prima y luego lo transporten a otra instalación donde el polímero se funde y se convierte en el producto final.

«Estamos entusiasmados de ver cómo se pueden utilizar los geles de vidrio y estamos abiertos a trabajar con colaboradores para identificar aplicaciones para estos materiales».

Los coautores adicionales son de NC State, UNC Chapel Hill y la Universidad de Nebraska-Lincoln.

El Instituto de Estudios Costeros financió el trabajo.

Fuente: Estado de Carolina del Norte

La publicación ‘Los geles de vidrio’ son elásticos, pegajosos y súper resistentes apareció por primera vez en Futurity.

Source link