En una investigación publicada en Materiales de la naturaleza , un equipo dirigido por científicos del Centro RIKEN para la Ciencia de la Materia Emergente en Japón ha desarrollado un nuevo hidrogel que funciona como un músculo artificial: se estira y contrae rápidamente en respuesta a los cambios de temperatura. También han logrado utilizar el polímero paraconstruya un objeto en forma de L que avance lentamente a medida que la temperatura sube y baja repetidamente.
Los hidrogeles son polímeros que pueden mantener grandes cantidades de agua dentro de sus redes. Debido a esto, pueden hincharse y encogerse en respuesta a cambios en el medio ambiente como el voltaje, el calor y la acidez. En este sentido, en realidad son similares a loscélulas vegetales, que pueden cambiar de forma a medida que la cantidad de agua dentro de ellas cambia en respuesta a las condiciones ambientales.
Sin embargo, la mayoría de los hidrogeles lo hacen muy lentamente, y deben absorber y excretar agua para expandirse o reducirse en volumen. La propiedad única del hidrogel desarrollado por el equipo de RIKEN es que actúa como un músculo artificial, que no se contrae por igualen todas las direcciones. Por el contrario, se contraen en una dimensión mientras se expanden en otra, lo que significa que pueden cambiar de forma repetidamente sin absorber o excretar agua.
El secreto de la propiedad del nuevo hidrogel es la carga electrostática. Usando un método que publicaron a principios de este año, el equipo organizó nanohojas de óxido de metal en un solo plano dentro de un material usando un campo magnético y luego las fijó en su lugar usando unprocedimiento llamado polimerización de vinilo in situ activada por la luz, que esencialmente utiliza luz para congelar una sustancia en un hidrogel. Las nanohojas terminaron atrapadas dentro del polímero, alineadas en un solo plano. Debido a las fuerzas electrostáticas, las láminas crean resistencia electrostática en unodirección pero no en el otro.
Según el autor Yasuhiro Ishida, "originalmente diseñamos este material para que se estirara en una dirección, pero también descubrimos que a una temperatura llamada temperatura crítica de la solución más baja, que calculamos que era 32 grados Celsius, el polímero cambió rápidamente de forma, estirando en longitud. Curiosamente, el gel no cambió en volumen. La sustancia sufrió el cambio de forma en el aire y en un ambiente líquido, lo que demuestra que no requiere la absorción de agua. En otras palabras, funcionaráincluso en un ambiente de aire normal "
Los miembros del equipo estaban intrigados al descubrir, además, que el proceso fue muy rápido, con solo un segundo, con una tasa de deformación de aproximadamente 70% por segundo, mayor que la que se ha visto en otros hidrogeles.
Como una demostración de cómo el polímero podría usarse de manera práctica, el grupo diseñó una pieza de polímero en forma de L que puede caminar, en un ambiente acuático, a medida que las piernas se alargan y contraen en respuesta a los cambios de temperatura.
El grupo ahora planea realizar más estudios para crear sustancias que puedan usarse en aplicaciones prácticas. Según Ishida, "ahora estamos planeando más trabajo para mejorar las propiedades de la sustancia. Una idea que tenemos es usar un hidrogel comoesto para hacer músculos artificiales que puedan abrir y cerrar automáticamente los sistemas de radiadores a medida que las temperaturas suben y bajan. Esto podría usarse, por ejemplo, para evitar que un dispositivo se sobrecaliente ".
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por RIKEN . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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