Estados Unidos. Inspirados en los duros hilos de bisel poliméricos que utilizan los mejillones marinos para protegerse en las zonas escarpadas intermareales, un equipo de investigadores afiliados al Laboratorio de Investigación de Materiales de la UC Santa Bárbara (MRL) ha desarrollado un método para superar la compensación inherente entre la resistencia y la flexibilidad en polímeros elastoméricos.
"En la última década, hemos logrado enormes avances en la comprensión de cómo los materiales biológicos mantienen la fuerza bajo carga", dijo la autora correspondiente Megan Valentine, profesora asociada en el Departamento de Ingeniería Mecánica de UCSB.
"En este documento, demostramos nuestra capacidad de usar esa comprensión para desarrollar materiales artificiales útiles. Este trabajo abre emocionantes vías de descubrimiento para muchas aplicaciones comerciales e industriales".
Los investigadores de UCSB incorporaron los enlaces de coordinación de hierro inspirados en el mejillón en un sistema polimérico seco. Esto es importante porque tal polímero seco podría ser sustituido por materiales rígidos pero frágiles, especialmente en aplicaciones relacionadas con impacto y torsión.
Para lograr redes que tengan una arquitectura y un rendimiento similares a los de la cutícula de búfalo de mejillón, el equipo sintetizó una red epoxídica amorfa, poco entrecruzada y luego la trató con hierro para formar enlaces cruzados de hierro-catecol dinámicos. En ausencia de hierro, cuando uno de los enlaces cruzados covalentes se rompe, se rompe para siempre, porque no existe ningún mecanismo para la autocuración.
Pero cuando están presentes los enlaces de coordinación reversibles hierro-catecol, cualquiera de esos enlaces cruzados rotos que contienen hierro puede reformarse, no necesariamente en el mismo lugar pero cerca, manteniendo así la resiliencia del material incluso cuando su fuerza aumenta. El material es a la vez más rígido y más resistente que las redes similares que carecen de enlaces de coordinación que contienen hierro
A medida que la red de hierro-catecol se estira, no almacena la energía, de modo que cuando se libera la tensión, el material no rebota como una goma, sino que disipa la energía. El material luego se recupera lentamente para reasumir su forma original, de la misma manera que lo hace un material viscoelástico como la espuma de memoria después de que se libera la presión sobre él.
Fuente: UC Santa Barbara.
