Supergeles

Crean «ionogeles» resistentes, elásticos y fáciles de fabricar.

Los ionogeles podrían usarse en la impresión 3D, para obtener baterías más duraderas o como protección frente a impactos. [AZMANL/GETTY IMAGES]

Los hidrogeles son materiales blandos y flexibles que se emplean en una gran variedad de aplicaciones, desde las lentes de contacto hasta la gelatina. Pero todos comparten una estructura común: una enmarañada red de cadenas poliméricas empapadas en agua. Ahora, los investigadores han desarrollado una nueva versión de un ionogel, un material similar a los hidrogeles que es más resistente y podría encontrar incluso más usos, entre ellos, baterías más duraderas.

En lugar de agua, los polímeros de un ionogel contienen un líquido iónico. Ese fluido está formado por iones con carga positiva y negativa, igual que la sal de mesa, solo que los líquidos iónicos no forman sólidos cristalinos a temperatura ambiente. Aun así, los fuertes enlaces entre los iones aseguran que el líquido no se evapora como el agua. Y gracias, en parte, al poder adhesivo de los iones, los polímeros empapados en un líquido iónico pueden ser más resistentes que los hidrogeles.

Michael Dickey, ingeniero químico de la Universidad Estatal de Carolina del Norte, y sus colaboradores han ideado un nuevo método para crear ionogeles con unas propiedades mecánicas que él describe como «las mejores de su clase [de materiales]». Son más difíciles de romper que el cartílago o el caucho, pero se mantienen suaves y elásticos. (Según Dickey, un cierto tipo de ionogel puede estirarse hasta siete veces su longitud, más del doble que una goma elástica.) Al igual que otros ionogeles, los compuestos que ha desarrollado su equipo conducen la electricidad y permanecen estables aunque varíe la temperatura. Y si se les aplica calor, pueden autorreparar un corte o desgarro. El nuevo material se describe en un estudio publicado en Nature Materials.

«Esos ionogeles transparentes son muy resistentes desde el punto de vista mecánico, y se distinguen por lo fáciles que son de preparar», señala Xuanhe Zhao, ingeniero mecánico del Instituto de Tecnología de Massachusetts que revisó el estudio, pero no participó en él de forma directa. Otros investigadores han desarrollado sus propios ionogeles, pero su fabricación suele implicar varios pasos o reacciones químicas complejas. Dickey y sus colaboradores simplemente añadieron los componentes básicos (o monómeros) de dos tipos distintos de polímeros a un líquido iónico y luego iluminaron la mezcla para conseguir que los monómeros se unieran en cadenas poliméricas. «En este caso, uno más uno es igual a 100», afirma Dickey. «Tomamos dos materiales que, por sí mismos, son comunes; pero, al ponerlos en ese nuevo entorno, obtenemos un gel notablemente resistente.»

Los ionogeles fáciles de fabricar podrían encontrar muchas aplicaciones. Su dureza y elasticidad los convierte en buenos candidatos para amortiguar los impactos que se producen en los accidentes automovilísticos o las explosiones. Los ionogeles se solidifican al exponerlos a la luz, así que podrían servir para imprimir en 3D objetos difíciles de romper. Y, dado que sus iones transportan carga eléctrica, podrían utilizarse en baterías recargables, con la ventaja de que resistirían la degradación mejor que los electrolitos líquidos que se emplean en la actualidad.

Esas son solo algunas posibilidades, asegura Dickey. «Un material tan fácil de fabricar y con tan buenas propiedades», concluye, «está destinado a encontrar aplicaciones que escapan a mi imaginación.

Este artículo apareció publicado en la sección de Actualidad Científica el 19 de abril de 2022.

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