El nuevo material, el primero de sus características, tarda 30 minutos en recuperarse de un corte. Podrá ayudar a fabricar prótesis y aparatos electrónicos más flexibles y duraderos
El plástico es sensible al tacto
Un equipo de ingenieros y químicos de la Universidad de Stanford ha logrado crear el primer material sintético que es sensible al tacto al mismo tiempo que es capaz de repararse a sí mismo rápida y repetidas veces a temperatura ambiente. El avance, descrito en la revista Nature Nanotechnology, podría llevar al desarrollo de prótesis más inteligentes y aparatos electrónicos más flexibles y resistentes que se autoreparen.
La piel humana es un invento excepcional. No solo es
sensible, lo que permite enviar al cerebro la información precisa sobre
presión y temperatura del exterior, sino que también logra repararse
eficientemente para conservar una barrera que nos proteja frente a las
agresiones del mundo. Los científicos han combinado estas dos
características en un material sintético. En concreto, el material puede
sentir la presión y repararse a sí mismo cuando se daña o se corta.
"En la última década, ha habido grandes avances en piel artificial,
pero incluso los materiales que eran más eficaces en repararse a sí
mismos tenían grandes inconvenientes", explica Zhenan Bao, ingeniero
químico y uno de los autores de la investigación. Algunos de esos
materiales tenían que estar expuestos a altas temperaturas para
repararse, lo que los hace impracticables para su uso en el día a día.
Otros podían repararse a temperatura ambiente, pero eso suponía cambiar
su mecánica y estructura química, así que solo podían hacerlo una vez.
Además, ninguno era un buen conductor de electricidad, una propiedad muy
importante para que pueda interactuar con el mundo digital.
Los investigadores comenzaron con un plástico consistente
en una larga cadena de moléculas unidas por hidrógeno. "Estas uniones
dinámicas permiten al material autorepararse", explican los
investigadores. Las moléculas se rompen fácilmente, pero entonces,
cuando reconectan, las uniones se reorganizan y restauran la estructura
del material después de que este se dañe. El resultado es un material flexible.
A este polímero flexible, los investigadores añadieron pequeñas partículas de níquel, el cual incrementa su fuerza mecánica y facilita que sea un conductor eléctrico.
El resultado es un polímero de características poco comunes. "La
mayoría de los plásticos son buenos aislantes, pero este es un excelente
conductor", dice Bao.
Los investigadores tomaron una banda de material y lo
cortaron por la mitad con un bisturí. Después de presionar las piezas
juntas durante unos segundos, se dieron cuenta de que el material volvía
a tener el 75% de su fuerza y conductividad eléctrica originales. El material se reparó casi en un 100% en treinta minutos.
"Incluso la piel humana tarda días en repararse, así que esto es
bastante bueno", dice el equipo. Además, la misma muestra podía ser
cortada repetidamente en el mismo lugar. Después de 50 cortes y sus consiguientes reparaciones, la muestra se comportaba como el original.
Sensible al tacto
El equipo también estudió la manera de utilizar el material
como un sensor. Para los electrones que forman una corriente eléctrica,
tratar de pasar a través de este material es como tratar de cruzar un
arroyo saltando de piedra en piedra. Las piedras en esta analogía son
las partículas de níquel, y la distancia que los separa determina la
cantidad de energía que un electrón tendrá que liberar para moverse de
una piedra a otra.
Los investigadores dicen que el material es lo suficientemente sensible para detectar la presión de un apretón de manos. Podría, por lo tanto, ser ideal para ser utilizado en prótesis.
El material es sensible no solo a la presión sino también a la flexión,
por lo que una extremidad protésica podría algún día ser capaz de
registrar el grado de curvatura de una articulación.
Hay otras posibilidades comerciales. Los aparatos eléctricos y los cables recubiertos de este material podría repararse a sí mismos
y obtener electricidad que fluya de nuevo sin un mantenimiento costoso
ni complicado, sobre todo en la dificultad de alcanzar lugares como el
interior de las paredes de un edificio o en vehículos.
El siguiente paso para el equipo es convertir el material
en elástico y transparente, de modo que pueda ser que sea apto para el
embalaje y la superposición de los dispositivos electrónicos o pantallas
de visualización.