En el futuro, es posible que tenga que agradecerle a un calamar que su café se mantenga caliente en un día frío. Inspirándose en la piel de los cefalópodos, los ingenieros de la Universidad de California en Irvine inventaron un material compuesto adaptable que puede aislar tazas de bebidas, restaurantes para-go bolsas, cajas de paquetes e incluso contenedores de envío.
La innovación es una película de polímero metalizado que refleja infrarrojos desarrollada en el laboratorio de Alon Gorodetsky, profesor asociado de ingeniería química y biomolecular de la UCI. En un artículo publicado hoy en Naturaleza Sostenibilidad, Gorodetsky y los miembros de su equipo describen un material compuesto de gran superficie que regula el calor por medio de estructuras metálicas reconfigurables que pueden separarse reversiblemente unas de otras y volver a unirse bajo diferentes niveles de tensión.
"Las islas de metal en nuestro material compuesto están una al lado de la otra cuando el material se relaja y se separan cuando el material se estira, lo que permite el control de la reflexión y transmisión de la luz infrarroja o la disipación de calor", dijo Gorodetsky. "LaEl mecanismo es análogo a la expansión y contracción del cromatóforo en la piel de un calamar, que altera el reflejo y la transmisión de la luz visible".
Los cambios en el tamaño de los cromatóforos ayudan a los calamares a comunicarse y camuflar sus cuerpos para evadir a los depredadores y esconderse de las presas. Gorodetsky dijo que al imitar este enfoque, su equipo ha permitido una "termorregulación sintonizable" en su material, lo que puede conducir a una mayor eficiencia energética y proteger los dedos sensiblesde superficies calientes.
Un avance clave de este proyecto fue el desarrollo por parte de los investigadores de la UCI de un método de producción rentable de su material compuesto en cantidades relevantes para la aplicación. Las materias primas de cobre y caucho comienzan en aproximadamente una moneda de diez centavos por metro cuadrado y los costos se reducen aún máspor economías de escala, según el documento.La técnica de fabricación del equipo consiste en depositar una película de cobre sobre un sustrato reutilizable, como papel de aluminio, y luego rociar varias capas de polímero sobre la película de cobre, todo lo cual se puede hacer en casi cualquier tamaño de lote imaginable..
"La estrategia de fabricación combinada que ahora hemos perfeccionado en nuestro laboratorio es un verdadero cambio de juego", dijo Gorodetsky. "Hemos estado trabajando con materiales y sistemas adaptables inspirados en cefalópodos durante años, pero anteriormente solo habíamos podido fabricarlos duranteáreas relativamente pequeñas. Ahora finalmente hay un camino para hacer estas cosas rollo a rollo en una fábrica".
La estrategia desarrollada y las economías de escala deberían hacer posible que el material compuesto se use en una amplia gama de aplicaciones, desde la taza de café hasta las tiendas de campaña, o en cualquier contenedor en el que se desee una regulación de temperatura ajustable.
La invención no dañará el medio ambiente debido a su sostenibilidad ambiental, dijo el autor principal Mohsin Badshah, ex becario postdoctoral de la UCI en ingeniería química y biomolecular. "El material compuesto se puede reciclar a granel eliminando el cobre con vinagre y usandométodos comerciales para reutilizar el polímero estirable restante", dijo.
El equipo llevó a cabo pruebas de tazas de café universalmente relacionables en su laboratorio en el campus de la UCI, donde demostraron que podían controlar el enfriamiento del café. Pudieron predecir de manera precisa y teórica y luego confirmar experimentalmente los cambios en la temperatura de la bebida.tazas llenas. También fue capaz de lograr una modulación de 20 veces de la transmisión de radiación infrarroja y una regulación de 30 veces de los flujos térmicos en condiciones de prueba estandarizadas. El material estable incluso funcionó bien para altos niveles de deformación mecánica y después de ciclos mecánicos repetidos.
"Hay una enorme variedad de aplicaciones para este material", dijo Gorodetsky. "Piense en todos los productos perecederos que se han entregado en los hogares de las personas durante la pandemia. Cualquier paquete que envíe Amazon u otra empresa que deba ser temperatura-puede usar un revestimiento hecho de nuestro material compuesto adaptativo inspirado en el calamar. Ahora que podemos hacer grandes láminas a la vez, tenemos algo que puede beneficiar muchos aspectos de nuestras vidas".
En este proyecto se unieron a Gorodetsky y Badshah Erica Leung, quien recientemente se graduó de la UCI con un doctorado en ingeniería química y biomolecular, y Aleksandra Strzelecka y Panyiming Liu, quienes actualmente son estudiantes de posgrado de la UCI. La investigación fue financiada por Defensela Agencia de Proyectos de Investigación Avanzada, la Agencia de Proyectos de Investigación Avanzada - Energía y la Oficina de Investigación Científica de la Fuerza Aérea. Se ha solicitado una patente provisional para la tecnología y el proceso de fabricación.
Fuente de la historia:
Materiales proporcionado por Universidad de California - Irvine. Nota: el contenido se puede editar por estilo y longitud.
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