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Crean nuevo polímero dos veces más fuerte que el acero

El nuevo polímero es fácilmente procesable en solución lo que permite numerosas aplicaciones nuevas que requieren una alta relación resistencia-peso.

Investigadores del MIT lograron crear un nuevo polímero bidimensional que se autoensambla en láminas con un límite elástico dos veces mayor que el del acero, aunque el material solo tiene alrededor de una sexta parte de su densidad.

Las aplicaciones para el nuevo material, explican los investigadores, incluyen revestimientos ligeros y duraderos para piezas de automóviles o teléfonos móviles, o como material de construcción para puentes u otras estructuras.

Polímeros capaces de formar láminas 2D

Anne Trafton, de la Oficina de Noticias del MIT, detalló que hasta este avance, los científicos creían que era imposible inducir polímeros para formar láminas 2D.

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Esto es debido a que los polímeros suelen formar cadenas unidimensionales, similares a espaguetis, por lo que después de décadas de investigación, el consenso científico fue que sería imposible mantener una estructura similar a una lámina 2D. Una de las razones para llegar a esta conclusión es que si un solo monómero girara hacia arriba o hacia abajo, fuera del plano de la hoja en crecimiento, el material comenzaría a expandirse en tres dimensiones y la estructura similar a una hoja se perdería, escribe Trafton.

Una investigación dirigida por Michael Strano, profesor de ingeniería química Carbon P. Dubbs en el MIT, logró desarrollar un nuevo proceso de polimerización que utiliza un compuesto de melamina que contiene un anillo de átomos de carbono y nitrógeno. Bajo las condiciones adecuadas, estos monómeros pueden crecer en dos dimensiones, formando discos. Estos discos se apilan uno encima del otro, unidos por enlaces de hidrógeno entre las capas, lo que hace que la estructura sea muy estable y fuerte.

Una conexión molecular

“En lugar de hacer una molécula similar a un espagueti, podemos hacer un plano molecular similar a una hoja, donde hacemos que las moléculas se enganchen entre sí en dos dimensiones”, señaló Strano. “Este mecanismo ocurre espontáneamente en solución, y después de que sintetizamos el material, podemos recubrir por rotación fácilmente películas delgadas que son extraordinariamente fuertes”.

De esta forma, los investigadores demostraron que podían recubrir superficies con películas del material, al que llaman 2DPA-1.

El módulo elástico del nuevo material es entre cuatro y seis veces mayor que el del vidrio a prueba de balas, según los investigadores, y su límite elástico es el doble que el del acero, aunque el material tiene solo una sexta parte de la densidad del acero.

«Un aspecto importante de estos nuevos polímeros es que son fácilmente procesables en solución, lo que facilitará numerosas aplicaciones nuevas en las que es importante una alta relación resistencia-peso, como los nuevos materiales compuestos o de barrera de difusión», comentó Matthew Tirrell, decano de la Escuela Pritzker de Ingeniería Molecular de la Universidad de Chicago.

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