Un nuevo material que se endurece 1,800 veces cuando se expone al calor podría proteger a los motociclistas y conductores de autos de carrera durante accidentes
Los investigadores de la Universidad de Hokkaido han desarrollado un hidrogel que hace lo contrario de lo que normalmente hacen los materiales basados en polímeros, como las botellas de plástico: su material se endurece cuando se calienta y se ablanda cuando se enfría. Sus hallazgos, publicados en la revista Materiales avanzados , podría conducir a la fabricación de prendas de protección para accidentes de tráfico y deportes.
Takayuki Nonoyama y Jian Ping Gong de la Universidad de Hokkaido y sus colegas se inspiraron en cómo las proteínas permanecen estables dentro de los organismos que sobreviven en ambientes de calor extremo, como las aguas termales y los respiraderos termales de aguas profundas. Normalmente, el calor "desnaturaliza" las proteínas, alterando suestructura y rompiendo sus enlaces. Pero las proteínas dentro de los termófilos permanecen estables con el calor gracias a las interacciones electrostáticas mejoradas como los enlaces iónicos.
El equipo desarrolló un gel poliacrílico económico y no tóxico basado en este concepto. Un gel compuesto de polielectrolito poli ácido acrílico PAAc se sumergió en una solución acuosa de acetato de calcio. El PAAc actúa como cualquier otro polímero.a base de material y se ablanda cuando se calienta, pero cuando se agrega acetato de calcio, los residuos laterales de PAAc interactúan con las moléculas de acetato de calcio, de manera similar a lo que sucede dentro de las proteínas termófilas, haciendo que PAAc actúe de manera muy diferente.
El equipo descubrió que su gel originalmente uniforme se separa en una "fase" densa de polímero y una dispersa de polímero a medida que aumenta la temperatura. Cuando alcanza una temperatura crítica, en este caso alrededor de 60 ° C, la fase densa sufre una deshidratación significativaque fortalece los enlaces iónicos y las interacciones hidrofóbicas entre las moléculas de polímero. Esto hace que el material se transforme rápidamente de un hidrogel transparente y blando a un plástico rígido y opaco.
El material calentado era 1.800 veces más rígido, 80 veces más fuerte y 20 veces más resistente que el hidrogel original. El cambio de suave a rígido era completamente reversible al calentar y enfriar el material alternativamente. Además, los científicos podían ajustar elcambio de temperatura ajustando la concentración de los ingredientes.
Luego demostraron una posible aplicación del material combinándolo con una tela de vidrio tejida. Esta nueva tela era suave a temperatura ambiente, pero cuando se empujó contra una superficie de asfalto durante cinco segundos a una velocidad de 80 km / hora,El calor generado por la fricción endureció el material y solo se formaron abrasiones menores en la superficie de contacto.
Takayuki Nonoyama dice "La ropa hecha de tela similar podría usarse para proteger a las personas durante accidentes de tránsito o relacionados con el deporte, por ejemplo. Nuestro material también podría usarse como un revestimiento de ventana absorbente de calor para mantener los ambientes interiores más frescos".
"Este gel de polímero puede fabricarse fácilmente con materias primas versátiles, económicas y no tóxicas que se encuentran comúnmente en la vida diaria. Específicamente, los ácidos poliacrílicos se usan en pañales desechables y los acetatos de calcio se usan en aditivos alimentarios", Jian PingGong agregó: "Nuestro estudio contribuye a la investigación básica sobre nuevos polímeros sensibles a la temperatura y a la investigación aplicada sobre materiales inteligentes sensibles a la temperatura".
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Universidad de Hokkaido . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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