Utilizamos cookies propias y de terceros para mejorar nuestros servicios y facilitarte el uso de la web mediante el análisis de tus preferencias de navegación. También compartimos la información sobre el tráfico por nuestra web a los medios sociales y de publicidad con los que colaboramos. Si continúas navegando, consideramos que aceptas nuestra Política de cookies .

1 de Febrero de 2013
Materiales

Romper más para romper menos

Thomas Fuchs

El secreto de conseguir que algo se rompa menos es hacer que se rompa más, al menos a nivel microscópico. Cuando algo frágil, como el vidrio, se rompe, las únicas moléculas afectadas son las que se encuentran en la superficie de los trozos. Dentro de cada fragmento, el material prácticamente no sufre cambios. Para reducir esa fragilidad se diseñan materiales que distribuyen la tensión bajo la superficie, evitando así que se propaguen las grietas y que el objeto se rompa.

Zhigang Suo, de la Universidad Harvard, y sus colaboradores han aplicado ahora este principio a una clase de materiales denominados hidrogeles, compuestos por agua y redes de largos polímeros que actúan a modo de andamiaje. Los hidrogeles de Suo, que tienen una consistencia similar a la de la goma, pueden estirarse sin romperse hasta una longitud veinte veces superior a su tamaño original. En comparación, una goma elástica normal se romperá si se la estira hasta una longitud seis veces mayor que la normal, señala Suo. El nuevo material también presenta una tenacidad notable. La tenacidad, en sentido técnico, es la capacidad de absorber presión, tensión o un impacto sin romperse. La energía necesaria para romper este hidrogel es diez veces superior a la de materiales similares.

Los hidrogeles anteriores carecían de tenacidad y a menudo se desmenuzaban como si fueran tofu. El secreto del hidrogel de Suo es que no contiene un andamiaje de polímero, sino dos. El primero está formado por largas cadenas de carbohidratos derivadas de las algas. Las cadenas, que se mantienen unidas por iones de calcio con carga positiva, se emparejan como los dos lados de una cremallera.

El andamiaje secundario es un polímero sintético cuyas largas cadenas se unen unas a otras mediante fuertes enlaces. Cuando el material sufre un impacto, las cadenas derivadas de las algas se separan y los iones de calcio se dispersan en el agua. La red secundaria distribuye la tensión a mayor profundidad, por debajo de la superficie que se resquebraja, de manera que la energía se disipa en un mayor volumen de material. Una vez que la tensión desaparece, el material se repara a sí mismo porque los iones de calcio, atraídos por los segmentos con carga negativa de la cadena de las algas, cierran de nuevo la cremallera de la red primaria.

El nuevo material, aunque aún no está listo para airearlo, muestra que los hidrogeles pueden ser suficientemente fuertes en aplicaciones como la ingeniería de tejidos y la fabricación de prótesis. «Actualmente, si un cartílago está dañado, es muy difícil remplazarlo», afirma Suo. Cualquier sustituto artificial tendría que ser al menos tan resistente como el material natural. Suo y sus colaboradores publicaron este trabajo en el número del 6 de septiembre de Nature.

La energía necesaria para romper el nuevo hidrogel es «verdaderamente impresionante», según Jian Ping Gong, de la Universidad de Hokkaido, que dirigió en 2003 el equipo que creó los primeros hidrogeles de red doble. Gong señala, sin embargo, que la autorreparación del nuevo material no es completa y que se produce con cierta lentitud, a lo largo de varias horas. Para que pueda usarse en aplicaciones prácticas, habría que conseguir una autorreparación del cien por cien, apunta, y debería efectuarse en menos tiempo.

Puedes obtener el artículo en...

Los boletines de Investigación y Ciencia

Elige qué contenidos quieres recibir.