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Los investigadores han desarrollado una molécula que, cuando se agrega a un polímero, aumenta la durabilidad del material haciéndolo más parecido al metal en términos de su capacidad para soportar fluctuaciones de temperatura. Dicen que podría aumentar la durabilidad de todo, desde fundas de plástico para teléfonos hasta misiles.

Debido a su bajo costo, baja densidad, buenas propiedades de aislamiento térmico y eléctrico y alta resistencia a la corrosión, los polímeros se encuentran en casi todos los artículos utilizados en la vida diaria. Sin embargo, la exposición continua al calor y al frío hace que los materiales, incluidos los polímeros, se expandan y contraigan, lo que en última instancia conduce al deterioro.

Los diferentes materiales se expanden y contraen a ritmos diferentes: los metales y las cerámicas, por ejemplo, se contraen menos que los polímeros. Investigadores de los Laboratorios Nacionales Sandia en EE. UU. han modificado una molécula que, cuando se agrega a un polímero, aumenta la durabilidad del material para hacerlo más parecido al metal.

"Esta es realmente una molécula única que cuando la calientas, en lugar de expandirse, en realidad se contrae al sufrir un cambio en su forma", dijo Erica Redline, científica de materiales que dirigió el equipo de investigación. “Cuando se agrega a un polímero, hace que ese polímero se contraiga menos, alcanzando valores de expansión y contracción similares a los de los metales. Tener una molécula que se comporta como un metal es bastante notable”.

La idea de desarrollar la molécula innovadora, que los investigadores no han nombrado, surgió de las quejas de los clientes de Sandia sobre la fragilidad de los teléfonos inteligentes, que están hechos de varios materiales y cada uno reacciona de diferentes maneras al calor y al frío.

"Tomemos, por ejemplo, su teléfono, que tiene una carcasa de plástico acoplada a una pantalla de vidrio, y en su interior, los metales y cerámicas que componen los circuitos", dijo Redline. "Todos estos materiales están atornillados, pegados o unidos de alguna manera y comenzarán a expandirse y contraerse a diferentes ritmos, ejerciendo tensiones entre sí que pueden causar que se agrieten o deformen con el tiempo".

Los investigadores dicen que la molécula podría revolucionar la forma en que se utilizan los polímeros en una variedad de aplicaciones, incluida la electrónica, los sistemas de comunicaciones, los paneles solares, las piezas de automóviles, las placas de circuitos, los diseños aeroespaciales, los sistemas de defensa y los pisos.

"La molécula no sólo resuelve los problemas actuales, sino que abre significativamente el espacio de diseño para más innovaciones en el futuro", dijo Jason Dugger, ingeniero químico de Sandia.

Dicen que una ventaja es que se puede introducir en diferentes partes de un polímero en diferentes porcentajes durante la impresión 3D.

"Se podría imprimir una estructura con ciertos comportamientos térmicos en un área y otros comportamientos térmicos en otra para que coincida con los materiales en diferentes partes del artículo", dijo Dugger.

Y también ayuda a reducir el peso de los materiales al eliminar rellenos pesados. A menudo, se añaden minerales como carbonato de calcio, sílice, arcilla, caolín y carbono como rellenos para hacer que el polímero sea más fácil de moldear y dar forma y garantizar la estabilidad.

"Nos permitiría hacer cosas mucho más ligeras para ahorrar masa", dijo Dugger. “Esto es especialmente importante, por ejemplo, cuando se lanza un satélite. Cada gramo que podemos ahorrar es enorme”.

Hasta ahora, los investigadores sólo han creado pequeñas cantidades de la molécula, pero están trabajando en una forma de aumentar la producción. Actualmente, se necesitan unos 10 días para producir entre 7 y 10 g (0,2 y 0,3 oz).

"Desafortunadamente, la síntesis de esta molécula es larga", dijo Chad Staiger, el químico orgánico responsable de crear la molécula. “Más pasos equivalen a más tiempo y más dinero. Por lo general, se ven síntesis de cinco a seis pasos en materiales de mayor valor, como los productos farmacéuticos. En el caso de los polímeros, cuanto más baratos, mejor para una adopción a gran escala”.

No obstante, los investigadores siguen siendo optimistas sobre los usos potenciales de la molécula.

"No existe nada parecido", afirmó Eric Nagel, parte del equipo de investigación. "Estoy realmente entusiasmado con las posibilidades de lo que esta tecnología puede hacer y la aplicación que podría asociarse con ella".

Fuente: Laboratorios Nacionales Sandia