El Instituto de Tecnología de Massachusetts (MIT, por sus siglas en inglés) ha desarrollado un nuevo tipo de plástico, más fuerte, más ligero y más fácil de reciclar que el acero, llamado 2DPA-1.
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El 2DPA-1, nombrado así por los momentos, es un nuevo polímero que podría aplicarse en la construcción de estructuras de gran tamaño como puentes y automóviles, así como objetos más pequeños como los teléfonos inteligentes.
Además, los expertos señalan que su calidad como material reciclable lo convierte en un plástico más respetuoso con el medioambiente, afectado por los residuos que dejan las grandes corporaciones e industrias.
Como explican diferentes reportes que citan a la revista Nature, la comunidad científica pensaba que era imposible inducir polímeros para formar láminas de dos dimensiones con las que forman este nuevo material, el 2DPA-1.
Así describen el 2DPA-1
Michael Strano, profesor de ingeniería química del MIT, y Yuwen Zeng, son los autores principales del estudio, quienes ya realizaron las patentes correspondientes y enviaron los resultados a empresas privadas interesadas en la fabricación de 2DPA-1, que requiere de un proceso más sencillo para su desarrolo que otros materiales.
Los investigadores idearon un nuevo proceso de polimerización que les permite generar una lámina bidimensional llamada poliaramida. Para los bloques de construcción de monómeros, utilizan un compuesto llamado 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.
“En lugar de hacer una molécula con forma de espagueti, podemos hacer un plano molecular con forma de lámina, donde hacemos que las moléculas se enganchen entre sí en dos dimensiones. Este mecanismo ocurre espontáneamente en solución, y después de que sintetizamos el material, podemos recubrir por rotación fácilmente películas delgadas que son extraordinariamente fuertes”, explica Strano.
Debido a que el material se autoensambla en solución, se puede fabricar en grandes cantidades simplemente aumentando la cantidad de materiales de partida. Los investigadores demostraron que podían recubrir superficies con películas del material, al que llaman 2DPA-1.
“Con este avance, tenemos moléculas planas que serán mucho más fáciles de convertir en un material muy fuerte pero extremadamente delgado”, asegura el coautor principal.
Un material fuerte pero ligero
Los investigadores encontraron que el módulo elástico del nuevo material, una medida de cuánta fuerza se necesita para deformar un material, es entre cuatro y seis veces mayor que el del vidrio a prueba de balas.
También descubrieron que su límite elástico, o la fuerza necesaria para romper el material, es el doble que el del acero, aunque el material tiene solo una sexta parte de la densidad del acero.
Otra característica clave de 2DPA-1 es que es impermeable a los gases. Mientras que otros polímeros están hechos de cadenas enrolladas con espacios que permiten que los gases se filtren, el nuevo material está hecho de monómeros que se unen como piezas de LEGO, y las moléculas no pueden interponerse entre ellos.
“Esto podría permitirnos crear recubrimientos ultrafinos que pueden evitar por completo el paso de agua o gases. Este tipo de revestimiento de barrera podría usarse para proteger el metal en automóviles y otros vehículos, o estructuras de acero”, informaron.