¡Cuidado!, en idioma del plástico


Por: Alicia Ganem
Jul 20, 2009

Nada más conveniente que un puente viejo y débil comience a ponerse de color rojo para advertir a ingenieros civiles de su posible colapso.



Ése es el potencial inherente de una nueva idea desarrollada por un equipo de químicos y científicos de materiales que crearon un plástico que se torna rojo cuando se expone a un esfuerzo mecánico.

El enfoque de dicho plástico es convertirse en alerta propia que prevenga cuando esté a punto de romperse, o provoque  reacciones químicas destinadas para endurecerse y fortalecerse cuando se encuentre expuesto a un mayor esfuerzo mecánico.

Los plásticos que cambian de color se pueden utilizar como recubrimiento para muchas aplicaciones, desde puentes, hasta alas de aviones, y su principal función sería alertar a los ingenieros cuando su estructura esté a punto de abatirse.

Estos plásticos no son los primeros cuerpos “inteligentes” en responder a su entorno, existen otros que se crearon para auto-repararse; es decir, contienen pequeñas cápsulas que se abren en caso de que se presente ruptura en el polímero, liberando un catalizador que lo reconstituye; los investigadores analizan la posibilidad de diseñar moléculas individuales del polímero que logren auto-repararse.

Investigadores liderados por el químico Jeffrey Moore y Nancy Sottos, científica en materiales de la Universidad de Illinois, Urbana Champaign, trabajaron para otorgar a los polímeros la capacidad de detectar y responder a la tensión mecánica.

Para hacer plásticos “alerta roja” los investigadores colocan moléculas en forma de anillo llamadas mecanoforos en el centro de las cadenas del polímero.

En respuesta a esfuerzos mecánicos, estos anillos se rompen y cambian el color del polímero. Las mecanoforos emplean esfuerzos mecánicos generados por ultrasonido para promover e influenciar vías para reacciones químicas.



Nancy Sottos probó el plástico sometiéndolo a un esfuerzo mecánico mayor hasta que éste se rompió; el color rojo brillante apareció unos segundos antes de que el polímero se quebrara, demostrando que las moléculas actúan como señal de alerta para indicar que el material sufrió daños.

En otra prueba, los investigadores imitaron repetitivamente esfuerzos mecánicos a través del estiramiento y relajación de polímeros.

“Después de unos cuantos ciclos de estirar y relajar, aparece este brillante cambio de color en la materia, sin romperla, aunque dicho cambio no es permanente; hay factores como la exposición a la luz o el calor que interfieren con la reacción”, dijo Sottos.

Para esta investigación existieron preocupaciones que iban más allá de si el polímero cambiaba o no de color; someter estos elementos a un esfuerzo mecánico extremo causaría que se fragmentaran. De ser así, las mecanoforos permanecían intactas y no producían el cambio de color.

Sin embargo, se pueden diseñar gran variedad de moléculas mecanoforos que realicen diferentes funciones, como provocar autoreparaciones en reacciones químicas o añadir las mismas a moléculas del polímero.

“Hay muchas aplicaciones listas y en espera de polímeros mecánicamente sensibles”, dijo Chris Bielawski, químico de la Universidad de Texas, Austin. Cuando metales y concreto empiezan a fallar, por lo general muestran signos de estrés y fatiga, tales como pequeñas grietas; contrario a los plásticos que no muestran señales cuando están por ceder. El color rojo les confiere señal de alerta.

Los investigadores aseguran que éste es un experimento de prueba que les dio parámetros de tiempo para que la tecnología se utilice  en aplicaciones prácticas como ruedas de patines, películas delgadas o incluso fibras que cambiarían a rojo cuando presenten pequeñas deformaciones. Estas fibras se aplicarán en equipos como cuerdas para escalar y cables en un paracaídas, dos equipos muy importantes  en la seguridad de un deportista extremo.



La tecnología va más allá de percibir esfuerzos mecánicos; un material mecano- receptor podría tener muchas aplicaciones y no sólo la de sensor. Imaginar un polímero que proporcione refuerzo estructural después de experimentar tal esfuerzo, o que pueda liberar un fármaco
cuando sufre cierto nivel de presión para combatir enfermedades crónicas es sorprendente; la posibilidad de alertar con tiempo un fenómeno  que sería catastrófico, seguramente vale la pena.

Para mayor información visitar: http://sciencenow.sciencemag.org

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