Plástico que cambia de forma con un futuro flexible

Con limitaciones de espacio y peso, ¿qué llevarías contigo si fueras a Marte? La elección ideal sería un material único que pueda transformar formas en cualquier objeto que puedas imaginar.

Por la mañana, puedes darle forma de cubertería a esa sustancia. Cuando hayas terminado de desayunar, podrás convertir tu tenedor y cuchillo en una pala para cuidar tu jardín marciano. Luego, cuando sea la hora feliz en el Planeta Rojo, esa pala puede convertirse en tu jarra de cerveza marciana.

Lo que parece ciencia ficción puede estar un paso más cerca de la realidad. Investigadores de la Escuela Pritzker de Ingeniería Molecular de la Universidad de Chicago han creado un nuevo tipo de plástico con propiedades que pueden ajustarse mediante calor y luego bloquearse mediante enfriamiento rápido, un proceso conocido como templado. A diferencia de los plásticos clásicos, el material conserva esta dureza cuando vuelve a alcanzar la temperatura ambiente.

los resultados, publicado En Science el jueves, algún día podría cambiar la forma en que los astronautas empacan su equipaje en el espacio.

«En lugar de llevarte todos los diferentes tipos de plástico contigo, llevas ese plástico contigo y luego le das las propiedades que necesitas», dijo Stuart Rowan, químico de la Universidad de Chicago y autor del nuevo estudio. . .

Pero el espacio no es el único lugar donde la materia puede resultar útil. El equipo del Dr. Rawan también ve potencial en otros entornos donde los recursos son escasos, como en el mar o en el campo de batalla. También se puede utilizar para fabricar robots blandos y mejorar el reciclaje de plástico.

«Todos dependemos del plástico en nuestra vida diaria», afirmó Shrayesh Patel, ingeniero químico de la Universidad de Chicago y autor del nuevo estudio. Pero los vasos de espuma, las bolsas de basura y los lentes de gafas, por ejemplo, requieren plásticos con propiedades diferentes.

Por otro lado, el Dr. Patel afirmó que se podría fabricar un solo material para satisfacer diferentes necesidades, «simplificando cómo se fabrican los plásticos». También hará que el plástico sea más sostenible porque todos los elementos se pueden procesar juntos cuando se reciclan. Explicó que este plástico debe separarse cuando el reciclaje contribuye a la reutilización sólo de una pequeña parte.

Los plásticos modernos están formados por cadenas de moléculas unidas permanentemente, lo que dificulta su separación. Pero los investigadores de Chicago dicen que su nuevo material es «pluripotente» (un término utilizado a menudo para describir la propiedad general de las células madre) o está formado por enlaces que pueden romperse y remodelarse mediante calor.

Se inspiró en la forma en que los herreros calientan el acero en un horno, o lo calientan gradualmente y luego lo enfrían rápidamente. Pero a diferencia del metal, el plástico es liviano y se puede formar a temperaturas que se pueden alcanzar usando un horno o una estufa.

Los investigadores calentaron el plástico transparente y rojizo a temperaturas que oscilaban entre 140 y 230 grados Fahrenheit y luego lo almacenaron en un refrigerador para enfriarlo rápidamente. Cuando se templa a bajas temperaturas, se forman más enlaces moleculares, lo que endurece el plástico. Pero a temperaturas más altas, el material se vuelve más blando y viscoso.

El equipo le dio al plástico una cuchara lo suficientemente sólida como para sacar mantequilla de maní de un frasco y un tenedor que puede recoger queso. También hicieron un adhesivo lo suficientemente fuerte como para unir dos piezas de vidrio y una pequeña garra similar a la que se puede encontrar en una máquina recreativa.

Julia Calo, química de la Universidad Northwestern que no participó en el estudio pero escribió un Punto de vista En los resultados de la ciencia, encontró la idea de que existe un solo material que puede lograr una variedad de propiedades únicas y emocionantes. «Ahora que sabemos que podría ser útil lograr esta propiedad, muchos otros investigadores se sentirán inspirados para encontrar nuevas formas de lograr este objetivo», afirmó.

Existen limitaciones para el plástico de capacidad múltiple de primera generación. Aunque el equipo demostró que el material puede reprocesarse al menos siete veces y mantener su forma durante al menos un mes, existe incertidumbre sobre su vida útil.

«Estos productos no serán todavía un sustituto directo de los plásticos básicos», afirmó Nicholas Boynton, estudiante de posgrado de la Universidad de Chicago que dirigió los experimentos del estudio. El material aún no puede alcanzar la dureza de una bolsa de plástico, por ejemplo, ni la flexibilidad de una goma elástica.

«Aún no hemos llegado a ese punto, pero estamos muy cerca», dijo Boynton. «Creo que tener un material que pueda alcanzar esta enorme escala es lo realmente emocionante en este momento».