Un material adaptativo inventado en la Universidad de Rice combina propiedades de autocuración y autoendurecimiento reversibles.
El material de Rice llamado SAC compuesto autoadaptativo consiste en lo que equivale a bolas de goma pegajosas a escala de micras que forman una matriz sólida. Los investigadores hicieron SAC al mezclar dos polímeros y un solvente que se evapora cuando se calienta, dejando unmasa porosa de esferas pegajosas. Cuando se quiebra, la matriz se cura rápidamente, una y otra vez. Y como una esponja, vuelve a su forma original después de la compresión.
Los laboratorios de los científicos de materiales de arroz Pulickel Ajayan y Jun Lou dirigieron el estudio que aparece en la revista American Chemical Society Materiales e interfaces aplicados por ACS . Sugirieron que SAC puede ser un material biocompatible útil para la ingeniería de tejidos o un componente estructural ligero y tolerante a defectos.
Otros materiales de "autocuración" encapsulan el líquido en conchas sólidas que filtran su contenido curativo cuando se agrietan. "Esos son muy geniales, pero queríamos introducir más flexibilidad", dijo Pei Dong, un investigador postdoctoral que co-dirigió el estudiocon la estudiante graduada de Rice, Alin Cristian Chipara. "Queríamos un material biomimético que pudiera cambiarse a sí mismo, o su estructura interna, para adaptarse a la estimulación externa y pensamos que introducir más líquido sería una forma. Pero queríamos que el líquido fuera estable en lugar de fluirEn todas partes."
En SAC, pequeñas esferas de fluoruro de polivinilideno PVDF encapsulan gran parte del líquido. El polidimetilsiloxano viscoso PDMS recubre aún más toda la superficie. Las esferas son extremadamente resistentes, dijo Lou, ya que sus delgadas conchas se deforman fácilmente. Su contenido líquidomejoran su viscoelasticidad, una medida de su capacidad para absorber la tensión y volver a su estado original, mientras que los recubrimientos mantienen las esferas juntas. Las esferas también tienen la libertad de deslizarse entre sí cuando se comprimen, pero permanecen unidas.
"La muestra no te da la impresión de que contiene ningún líquido", dijo Lou. "Eso es muy diferente de un gel. Esto no es realmente blando; es más como un terrón de azúcar que puedes comprimir bastante.Lo bueno es que se recupera "
Ajayan dijo que hacer SAC es simple, y el proceso se puede ajustar, un poco más líquido o un poco más sólido, para regular el comportamiento mecánico del producto.
"Los geles tienen muchos líquidos encapsulados en sólidos, pero son demasiado suaves", dijo. "Queríamos algo que fuera mecánicamente robusto también. Lo que terminamos con es probablemente un gel extremo enque la fase líquida es solo del 50 por ciento más o menos "
Los componentes del polímero comienzan como polvo y líquido viscoso, dijo Dong. Con la adición de un solvente y un calentamiento controlado, el PDMS se estabiliza en esferas sólidas que proporcionan la estructura interna reconfigurable. En las pruebas, los científicos de Rice encontraron un aumento máximo del 683 por cientoen el módulo de almacenamiento del material, un parámetro independiente del tamaño utilizado para caracterizar el comportamiento de auto rigidez. Esto es mucho más grande que el reportado para los materiales compuestos sólidos y otros materiales, dijeron.
Dong dijo que los tamaños de muestra del material tipo masilla están limitados solo por el recipiente en el que están hechos. "En este momento, lo estamos fabricando en un vaso de precipitados de 150 mililitros, pero se puede ampliar. Tenemos undiseño para eso "
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Universidad de Rice . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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