Mayo / Junio 2022 - Año XXXI
Materiales innovadores

Chau acero: plástico más fuerte y liviano

El plástico sigue siendo el rey en cuanto a materiales de fabricación: es más ligero y barato de producir que el acero y más resistente que muchos otros reciclables.

Sin embargo, los residuos que generan están forzando la búsqueda de alternativas. El MIT (Instituto de Tecnología de Massachusetts) ha desarrollado un nuevo material más fuerte que el acero y tan grácil como otros plásticos.

Nombre: 2DPA-1

Creadores: Michael Strano y Yuwen Zeng

Características:

  • sustancia plástica fuerte como acero, impermeable y reciclable.

Estado: en investigación.

Las cualidades de este nuevo polímero lo convierten en una opción muy interesante para cientos de usos: podría aplicarse en la construcción de estructuras de gran tamaño como puentes o coches, así como en objetos más pequeños como los móviles. Los investigadores consideran que también lograría ser reciclable, lo que lo convertiría en una nueva generación de plásticos más respetuosos con el medioambiente.

A comienzos de febrero de 2022 trascendió un nuevo invento que superaba la dificultad para hacer composiciones bidimensionales con plásticos (Trafton, 2022). Las tecnologías sólo podían unirlos en formas tridimensionales y lo hacían inyectando material polimérico y moldeándolo.

El Instituto de Tecnología de Massachusetts (MIT) logró una polimerización que forman planos de una extraordinaria bidimensionalidad y eso implica la capacidad para hacer un material de enorme resistencia, mayor que la del acero, pero tan ligero como el plástico.

Michael Strano y Yuwen Zeng son los autores principales del estudio que se ha publicado en la revista Nature. Las patentes realizadas por los investigadores ya están llegando a empresas privadas interesadas en su fabricación, que requiere de un proceso mucho más sencillo que el de otros materiales como el grafeno.

¿Cómo es el 2DPA-1?

Michael Strano describe la composición molecular de los plásticos, como se les conoce comúnmente, como 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 puntos por los que se filtra el gas, también son los puntos más débiles del material y por donde se puede producir una rotura.

Por el contrario, el nuevo polímero 2DPA-1 se organiza en discos planos, similares a una hoja de papel de una molécula de grosor, que 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” explica el MIT, produciéndose un material “extraordinariamente resistente, pero extremadamente delgado” como lo describen los científicos a cargo de este hallazgo.

El 2DPA-1 tiene un evidente uso como película para cualquier tipo de cubierta que se quiera blindar, es impenetrable. Además, es impermeable no solo a líquidos sino a todos los tipos de gases conocidos.

Resultados del estudio de 2DPA-1

El 2DPA-1 podría usarse para recubrimientos livianos y resistentes en coches, dispositivos tecnológicos como los teléfonos móviles, incluso para la construcción de casas y arquitectura de gran tamaño. “Normalmente no pensamos en los plásticos como algo que podría usarse para sostener un edificio, pero con este material pueden conseguirse nuevos objetivos”, asegura Strano.

Además, puesto que 2DPA-1 impide con su composición la filtración de gases, este material se postula como una buena alternativa para cubrir todos esos objetos que se quieren proteger de la oxidación y descomposición. Serviría como revestimiento industrial, de igual manera que para fabricar envases y otros productos con cierres herméticos.

Los investigadores también tienen en cuenta que el 2D-Kevlar es reciclable, por lo que es muy probable que el innovador material del MIT también lo sea. Se abre así un nuevo mundo de posibilidades para productos con una larga vida útil y que sean posibles de desechar tras su uso, sin sentir la carga de estar contaminando el planeta.

Producción a granel

Mientras el grafeno sigue afrontando dificultades para escalar su producción a nivel industrial, el 2DPA-1 es más fácil de fabricar a gran escala. Las condiciones que requiere son muy parecidas a las de la mayoría de los plásticos: “lo pones en un vaso de precipitados a temperatura ambiente y podemos hacer kilogramos de este material” explica Strados. No necesita altas temperaturas ni procesos o equipos que elevan los costos. El futuro se presenta más propicio para el 2DPA-1, cuyas cualidades lo hacen óptimo para una gran variedad de usos y su proceso de fabricación facilitaría su implementación casi inmediata.

Fuente: Zeng, Y., Gordiichuk, P., Ichihara, T. et al. Irreversible synthesis of an ultrastrong two-dimensional polymeric material. Nature 602, 91-95 (2022). https://doi.org/10.1038/s41586-021-04296-3].

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