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sábado, 4 de marzo de 2017

Un hidrogel 5 veces más fuerte que el acero

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Los científicos han creado un nuevo material de hidrogel reforzado con fibras que, según dicen los expertos, es hasta cinco veces más difícil de romper que el acero al carbono, pero aún así es fácil de doblar y estirarse.

Hidrogel FRSC.  Hokkaido University
Esta combinación de propiedades significa que el nuevo tejido podría ser utilizado como base para diseñar ligamentos artificiales y tendones o en la fabricación o el mundo de la moda donde se necesite un material muy duro pero elástico.

Los investigadores de la Universidad de Hokkaido, en Japón, han desarrollado este tejido, llamado ‘compuesto blando de fibra reforzada’ (FRSC, fibre-reinforced soft composite), mediante la combinación de hidrogeles que contienen altos niveles de agua con tejido de fibra de vidrio. "El material tiene múltiples aplicaciones potenciales debido a su fiabilidad, durabilidad y flexibilidad", comentaba Jian Ping Gong, uno de los investigadores .

Poner dos materiales naturales juntos a fin de combinar sus propiedades es un truco que la gente ha estado utilizando durante mucho tiempo, la paja y el barro combinaban para hacer ladrillos, y el papel y el pegamento dan lugar al papel maché, y si éste se combina con yeso o escayola se forma el llamado cartón piedra.

La idea es que uno termina con un nuevo super-material que combina lo mejor de ambos materiales de origen. Los científicos se propusieron crear una sustancia que pudiera soportar cargas pesadas y también fuese muy resistente a las fracturas, agrupando las mejores características de los hidrogeles, pero añadiéndole durabilidad y dureza con la tela de fibra de vidrio.

El equipo dice que la increíble fuerza de este material compuesto proviene de sus enlaces iónicos dinámicos (átomos atraídos entre sí a medida que se intercambian los electrones), actuando entre la fibra y los hidrogeles y dentro de los propios hidrogeles.

A medida que los científicos aumentaban la dureza de los hidrogeles en el laboratorio, también aumentaba la dureza global del material compuesto. Estos mismos principios también podrían aplicarse para agregar dureza a otros componentes blandos, como el caucho, dicen los investigadores, basándose en estudios previos de hidrogeles realizados en la Universidad de Hokkaido.

El resultado final es un material que es 25 veces más duro que la fibra de vidrio, 100 veces más resistente que los hidrogeles, y cinco veces más fuerte que el acero al carbono, en términos de la energía necesaria para romperlos.

Mientras que los hidrogeles ya se han promocionado como materiales adecuados para curar heridas y construir robots blandos, su falta de dureza ha limitado previsiblemente su utilidad, algo que esta nueva investigación podría cambiar. "Este trabajo proporciona una buena guía para el diseño de FRSC con extraordinaria capacidad de resistencia a la fractura", afirman los investigadores en su artículo.

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Traducido por Pedro Donaire
Ref. Science Alert.com, 3 marzo 2017, por David Nield
"Scientists Have Invented a Hydrogel Fabric That's 5 Times Stronger Than Steel"
Publicado en Advanced Functional Materials.

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