Ingenieros del MIT inventan un plástico más fuerte que el acero
Los ingenieros químicos del Instituto Tecnológico de Massachusetts han inventado un nuevo tipo de plástico que es dos veces más fuerte que el acero y que algún día podría usarse como material de construcción.
Apodado 2DPA-1, el material es liviano y moldeable como el plástico, pero tiene una fuerza y resistencia que los investigadores detrás del proyecto comparan con el acero y el vidrio a prueba de balas.
Los ingenieros del Instituto Tecnológico de Massachusetts (MIT, por sus siglas en inglés) prevén que el 2DPA-1 se utilice en un futuro próximo como revestimiento para mejorar la durabilidad de los objetos y, finalmente, como material estructural.
"Normalmente no pensamos en los plásticos como algo que podrías usar para sostener un edificio, pero con este material, puedes habilitar cosas nuevas", dijo el profesor de ingeniería química del MIT, Michael Strano. "Tiene propiedades muy inusuales".
La estructura molecular bidimensional proporciona una superresistencia al polímero
2DPA-1 es un polímero, una categoría de sustancia que abarca todo tipo de plásticos. Pero mientras que todos los demás polímeros crecen en cadenas unidimensionales, con nuevas moléculas que se agregan en sus extremos, 2DPA-1 crece en dos dimensiones, formando una lámina llamada poliaramida.
"En lugar de hacer una molécula con forma de espagueti, podemos hacer un plano molecular con forma de lámina, donde hacemos que las moléculas se enganchen entre sí en dos dimensiones", dijo Strano.
Es esta cualidad bidimensional la que le da al 2DPA-1 su fuerza, al eliminar los espacios que existen entre las cadenas de polímeros en otros plásticos.
Su límite elástico, o la fuerza que se necesita para romperlo, es el doble que el del acero, aunque tiene solo alrededor de una sexta parte de la densidad del material, lo que lo hace liviano.
Los investigadores también lo compararon con el vidrio a prueba de balas, diciendo que tiene de cuatro a seis veces el módulo elástico, que se refiere a la cantidad de fuerza que se necesita para deformarlo.
Los ingenieros sintetizaron 2DPA-1 mediante un nuevo proceso de polimerización que ocurre espontáneamente en la solución química adecuada. Han publicado sus hallazgos en un artículo en la revista Nature .
La impermeabilidad aumenta la utilidad del material.
La aplicación comercial más inmediata de 2DPA-1, según los investigadores, es como un recubrimiento de barrera ultrafino que podría aplicarse a automóviles, teléfonos u otros objetos para hacerlos más resistentes y duraderos.
Debido a la estructura molecular cerrada del material en comparación con otros plásticos, es impermeable al agua y los gases, por lo que ofrece un grado extremadamente alto de protección contra la oxidación, el óxido o la putrefacción.
"Este tipo de revestimiento de barrera podría usarse para proteger el metal en automóviles y otros vehículos, o estructuras de acero", dijo Strano.
Sin embargo, las futuras aplicaciones de 2DPA-1 van más allá, ya que las láminas moleculares teóricamente pueden apilarse para hacer un material de construcción, o usarse como nanotubos o nanofibras en un material compuesto como la fibra de carbono.
Además de ser fuerte, tiene las mismas propiedades atractivas que otros plásticos, ya que es liviano y requiere poca energía para producirlo, en comparación con materiales como el acero y el vidrio.
Los investigadores le dijeron a Dezeen que podían verlo utilizado como material de refuerzo estructural en la construcción y como membrana de separación.
El material se puede fabricar fácilmente en grandes cantidades.
Otra cualidad prometedora de 2DPA-1 es que se puede fabricar fácilmente en grandes cantidades.
Esto significa que, a diferencia de algunos materiales maravillosos recientes, como el grafeno , debería ser fácil ampliar la fabricación fuera del laboratorio.
Los investigadores del MIT fabricaron su 2DPA-1 en vasos de precipitados, pero para fabricar el plástico en grandes cantidades, dicen que simplemente necesitaría aumentar la cantidad de materiales de partida.
Al igual que otros plásticos, el 2DPA-1 se fabrica a temperatura ambiente, por lo que no requiere grandes cantidades de calor.
Los ingenieros también teorizan que debería ser reciclable. Si se utiliza como fibra, debe poder volverse a hilar o reducirse a pulpa como con las fibras de Kevlar, y en otras formas puede reciclarse químicamente como con el nailon.
Actualmente, el 79 por ciento del plástico se vierte en vertederos o en el medio ambiente una vez desechado , donde permanecerá durante miles de años.
Actualmente existen numerosos tipos diferentes de plástico, como se explica en nuestra guía Dezeen para el plástico en 2021, así como un número creciente de alternativas de plástico.