Un equipo científico ha creado un material completamente nuevo que puede exhibir todas las propiedades de los polímeros, actuando como un gel o un cristal ultraduro e irrompible.
Científicos de la Universidad de Cambridge han desarrollado una gelatina flexible que se endurece hasta el punto de aguantar varias toneladas de peso cuando ejerces presión sobre ella. Es un material completamente nuevo que, según sus creadores, puede exhibir todas las propiedades de los polímeros y puede revolucionar la robótica y la medicina.
De hecho, afirman que es un nuevo capítulo en la historia de los supermateriales. La gelatina es un hidrogel que puedes doblar fácilmente o adaptar a cualquier forma imaginable. Pero, si le aplicas mucha presión y lo comprimes, se convierte en un cristal ultraduro e irrompible capaz de aguantar el peso de varios coches. Cuando dejas de ejercer presión, el material vuelve a recobrar sus propiedades originales en menos de 120 segundos a temperatura ambiente.
Cómo funciona
Según el estudio publicado en Nature, el material está compuesto por agua en un 80%, sostenida por una red de polímeros que se mantienen unida gracias a una estructura que es la que hace que pueda tener todas esas propiedades mecánicas dependiendo de la presión que se ejerce sobre ella.
Según el primer autor del estudio, el Dr. Zeuan Huang, los hidrogeles siempre utilizan reticuladores reversibles que resultan en materiales suaves y elásticos, pero son frágiles. “Hacer un hidrogel duro y compresible es difícil y diseñar un material con estas propiedades es completamente contraintuitivo”.
Lo han conseguido usando cucurbituril, unas moléculas macrocíclicas hechas de monómeros de glicolurilo unidos por puentes de metileno. Reciben ese nombre por su forma de calabaza (cucurbitáceas). La molécula que han diseñado contiene otras dos moléculas dentro de un hueco. Estas dos moléculas ‘prefieren mantenerse dentro de la cavidad durante mayor tiempo del normal’ y esto hace que se forme una red flexible pero unida estrechamente con unas propiedades que ‘evitan que el hidrogel estalle como un globo de agua’.
Aplicaciones potencialmente revolucionarias
El líder del proyecto — el Profesor Oren A. Scherman — expresó su sorpresa ante las propiedades aparentemente ‘mágicas’ del compuesto: “las propiedades del hidrogel parecen contradecirse la una a la otra”. Algo que repite la Dra. Jade McCune, coautora del estudio: “la manera en que el hidrogel puede aguantar la presión fue sorprendente, no es como nada que hayamos visto antes en otros hidrogeles”.
Huang afirma que ésta es la primera vez que se fabrica una materia blanda que responde a la presión de tal manera. Hasta ahora, aunque los hidrogeles son flexibles, duraderos y se autorreparan, era muy fácil destruirlos con presión.
Como apunta el equipo en su nota de prensa, esto hace que esos hidrogéles no sean aptos para muchas aplicaciones que requieren durabilidad bajo duras condiciones físicas, “como la robótica, la bioelectrónica e incluso como un reemplazo de los cartílagos en el uso biomédico”. El hidrogel que ellos han inventado, sin embargo, podría realizar esas funciones. Según Scherman, “la gente han invertido años en crear hidrogeles que se comportan como gomas, pero eso es sólo la mitad de la historia. Hemos revisado la física tradicional de polímeros y creado una nueva clase de materiales que abarcan toda la gama de propiedades [de los polímetros], desde el caucho hasta el vidrio, completando el panorama completo» en un único material.