Michael Strano y Yuwen Zeng, del MIT, publicaron hace unos días en la revista Nature una noticia que suena increíble: un plástico dos veces más fuerte que el acero y tan ligero o más como otros plásticos. Se trata del 2DPA-1, que además podría ser reciclable.
Este nuevo polímero posee cualidades que le convierten en una opción para infinidad de usos, inclusive en la construcción de estructuras de gran tamaño, como puentes, o en autos, y en objetos tan pequeños como los celulares.
Como resultado de largas investigaciones, el equipo obtuvo un material al que denominaron 2DPA-1, dotado de propiedades notables: Si bien el 2DPA-1 se muestra como un material extremadamente delgado y ligero, el polímero presenta una estructura con un límite elástico que supera al doble el del acero.
Así también, el 2DPA-1 requeriría imprimirle una fuerza seis veces superior a la de un vidrio a prueba de balas para deformarlo.
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Para su obtención se hizo uso de una técnica que era considerada imposible hasta el momento. Como se sabe los polímeros presentan un aspecto como de hilos ondulados que no son más que cadenas unidimensionales de unidades denominadas como monómeros.
Cuando se emplean métodos de fabricación como el moldeo por inyección estos monómeros adoptan formas tridimensionales.
No obstante, para los investigadores del MIT había un obstáculo a superar en el procesamiento de los polímeros: lograr que éstos se unieran para formar láminas bidimensionales.
Enfocados en superar ese obstáculo, el equipo del MIT desarrolló un nuevo método de producción que hiciera esto posible y que a su vez mantuviera la resistencia de los polímeros intacta en el resultado obtenido.
Para ello, tomaron la melamina, la cual presenta una estructura de anillos de carbono y nitrógeno y la procesaron de manera que se consiguiera una molécula parecida al espagueti con la cual luego pudieran crear un plano molecular semejante a una hoja donde las moléculas pudieran aferrarse entre sí en dos dimensiones.
Un misterio revelado
Strano, detalla que la composición molecular de los polímeros o plásticos, como se les conoce comúnmente, es como la de unos espaguetis: “Las moléculas onduladas de los polímeros parecen un plato de pasta alargada con espacios entre unos y otros por donde se cuela la salsa, es decir, los gases, por eso es posible oler los alimentos a través de las bolsas de plástico”. Esos espacios, señala, son los puntos más débiles del material y por donde se puede producir una rotura.
En contraste, el nuevo polímero 2DPA-1, se organiza en discos planos, similares a una hoja de papel de una molécula de grosor y se unen unos con otros mediante un enlace de hidrógeno, la unión molecular más fuerte que existe.
Al no producir esos espacios vacíos por los que se pasaría el gas, «está hecho de monómeros que se unen como las piezas de LEGO» compara Strano, y se produce un material «extraordinariamente fuerte, pero extremadamente delgado».
Y añade: “Este mecanismo se produce de forma espontánea en la solución, y después de sintetizar el material, podemos recubrir con facilidad películas finas que son extraordinariamente resistentes”.
Otra cualidad notable que tiene este nuevo material es su impermeabilidad a los gases y líquidos. Por eso se piensa en el 2DPA-1 como un elemento capaz de emplearse en el futuro en el sector automotriz, o en la electrónica e incluso en la construcción.
Respecto de su módulo elástico, o medida que determina cuánta fuerza hace falta para deformar el material, es cuatro y seis veces mayor que el del vidrio a prueba de balas. Es más, otro polímero primo hermano de esta revelación, el 2D Kevlar, se suele usar en chalecos antibalas.
Los investigadores del MIT (Instituto de Tecnología de Massachusetts) están probando que también pueda ser reciclable, lo que le convertiría en una nueva generación de plásticos más respetuosos con el medio ambiente.
Por Mauro Barona.
