Internacional. Un equipo de investigadores de Japón, dirigido por el profesor asociado Daisuke Suzuki de la Universidad de Shinshu, desarrolla una forma innovadora de producir películas de látex basadas en nanopartículas elásticas duras y resistentes a las grietas sin usar aditivos dañinos.
Es una nueva clase de películas de látex compuestas por nanopartículas acrílicas reticuladas con rotaxano. Estas películas exhiben notables propiedades mecánicas, incluida una excelente resistencia a la propagación de grietas sin aditivos y son fácilmente reciclables, allanando el camino para materiales más amigables con el medio ambiente.
Las películas de látex sintético, un tipo de películas basadas en nanopartículas, se usan ampliamente en muchos campos, pero generalmente contienen aditivos dañinos, que también son costosos, para mejorar su resistencia. Es fundamental garantizar que sean seguros, duraderos y sostenibles. Esto es especialmente cierto para las películas de látex sintético, que se utilizan ampliamente en embalaje, biomedicina y electrónica.
La clave del enfoque de los investigadores fue una nueva estructura molecular conocida como rotaxano, que consta de dos componentes principales; una molécula con forma de anillo y una molécula de eje lineal. La molécula en forma de anillo se enrosca a través de la molécula del eje, que queda atrapada mecánicamente debido a la forma de las terminaciones del eje.
Los investigadores aprovecharon este mecanismo de interconexión en el rotaxano al hacer que la molécula en forma de anillo se una químicamente a una cadena de polímero y la molécula del eje a otra cadena. A continuación, prepararon mezclas de agua y nanopartículas poliméricas mediante ultrasonicación estándar y posterior polimerización que, a su vez, sirvieron para producir películas de látex.
Los experimentos de estiramiento realizados en estas películas revelaron que la estrategia basada en rotaxano resultó en algunas propiedades notables.
“A diferencia de los polímeros elásticos basados en nanopartículas convencionales, las películas de látex compuestas por nanopartículas reticuladas con rotaxano exhibieron un comportamiento inusual de propagación de grietas”, explicó el Dr. Suzuki.
“La dirección de propagación de la grieta cambió de ser paralela a la grieta a una perpendicular a la grieta, lo que resultó en una mayor resistencia al desgarro”, indicó.
El nuevo enfoque para hacer películas de látex ofrece muchas ventajas sobre los métodos convencionales. Lo que es más importante, no se necesitan aditivos tóxicos para lograr una dureza de película razonable. Además, dado que solo se necesita una pequeña cantidad de rotaxano, el peso total de las películas se puede mantener bajo mientras se conserva la flexibilidad. Las películas de látex propuestas también son sostenibles.
“Son degradables y se pueden desarmar fácilmente en nanopartículas individuales simplemente sumergiéndolas en un solvente orgánico amigable con el medio ambiente, como una solución acuosa de etanol”, destacó el Dr. Suzuki. “Estas nanopartículas pueden volver a formar una película tras la evaporación de la solución. Los hallazgos de esta investigación pueden ayudar a crear materiales altamente duraderos y reciclables”.
El equipo espera que su trabajo amplíe el alcance del diseño de nuevas películas de polímeros sin aditivos. Por lo tanto, dichos materiales podrían volverse biocompatibles, con aplicaciones potenciales en biotecnología y medicina, además de empaques, recubrimientos industriales y adhesivos.
