Un equipo internacional de científicos, incluyendo a varios de la Universidad de California, Riverside, desarrolló un material conductivo transparente, con factor autocurativo y altamente flexible que puede ser activado eléctricamente para dar energía a músculos artificiales y podrían ser usados para mejorar baterías, dispositivos electrónicos, robots, entre otros campos.
Los hallazgos fueron publicados hoy en la revista Advanced Materials; y según da cuenta Phys.org se trata de la primera vez que los científicos crean un conductor iónico —es decir, materiales a través de los cuáles los iones pueden fluir—transparente, estirable y auto-curativo. Tiene potencial para ser aplicado en una serie de campos: podría darle a los robots la habilidad de curarse tras una falla mecánica, extender la vida de baterías de ión-litio usadas en electrónica y autos eléctricos, y mejorar los biosensores usados en la medicina y el monitoreo ambiental. Crear este material, según Chao Wang, químico y uno de los autores del trabajo, “fue un rompecabezas de años”.
El novedoso material con propiedades tanto conductivas como autocurativas.
El proyecto une a las áreas de los materiales auto-curativos y los conductores iónicos. Inspirados en la virtud auto-curativa en la naturaleza, el material repara daños causados por el uso, extiende el tiempo de vida, y reduce el costo de materiales y dispositivos. Una motivación adicional fue el interés de Wang por el personaje ficticio de Marvel Wolverine, quien se recuperaba de graves lesiones gracias al factor curativo. Por su parte, los conductores iónicos son materiales clave en el almacenamiento de energía, conversión fotovoltaica de la energía solar, sensores y dispositivos electrónicos.
Otro autor de la investigación, Christoph Keplinger, profesor de la Universidad de Colorado, demostró previamente que conductores iónicos elásticos y transparentes pueden ser usados para dar energía a músculos artificiales y crear altoparlantes transparentes —dispositivos que ofrecen varias de las funciones claves que el nuevo material ofrece— pero ninguno de estos tenía la cualidad adicional de auto-curarse de daños mecánicos. La dificultad clave fue identificar enlaces estables y reversibles bajo condiciones electroquímicas. Convencionalmente, los polímeros auto-cicatrizantes usan enlaces no-covalentes, lo que crea un problema ya que aquellos enlaces son afectados por reacciones electroquímicas que degradan el rendimiento de los materiales.
Wang resolvió el problema usando un mecanismo llamado interacción ion-dipolo —fuerzas entre iones cargados y moléculas polares altamente estables bajo condiciones electroquímicas. Combinó un polímero polar y flexible con sal móvil de alta fuerza iónica para crear el material con las propiedades que se buscaba. El material de bajo coste resultante, parecido al caucho, puede estirarse 50 veces su longitud original. Al ser cortado, puede volver a unirse completamente en 24 horas a temperatura de ambiente. El equipo demostró que puede también usarse para dar energía a los llamados músculos artificiales (materiales que pueden contraerse reversiblemente, expandirse o rotar por estímulos como el voltaje, corriente, presión o temperatura.
Los investigadores usaron señales para hacer mover a los músculos artificiales. Al igual que un músculo humano (como el bíceps) el músculo reaccionó cuando recibía una señal. Esto demostró, que el nuevo material imitaba de algún modo la virtud de la naturaleza de autocurarse: luego de que partes del músculo artificial fuesen cortadas en piezas separadas, al unirse (sin estímulo exterior) el músculo mostró el mismo nivel de rendimiento antes de ser cortado.
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