Los científicos, incluidos varios de la Universidad de California, Riverside, han desarrollado un material conductor transparente, autocurativo y altamente elástico que puede activarse eléctricamente para alimentar músculos artificiales y podría usarse para mejorar baterías, dispositivos electrónicos y robots.
Los hallazgos, que se publicaron hoy en el material avanzado de la revista , representa la primera vez que los científicos crean un conductor iónico, lo que significa materiales a través de los cuales los iones pueden fluir, que es transparente, mecánicamente extensible y autocurable.
El material tiene aplicaciones potenciales en una amplia gama de campos. Podría dar a los robots la capacidad de autocuración después de una falla mecánica; extender la vida útil de las baterías de iones de litio utilizadas en la electrónica y los automóviles eléctricos; y mejorar los biosensores utilizados en el campo médicoy monitoreo ambiental.
"Crear un material con todas estas propiedades ha sido un enigma durante años", dijo Chao Wang, profesor adjunto adjunto de química que es uno de los autores del artículo. "Lo hicimos y ahora apenas comenzamos a explorar elaplicaciones "
Este proyecto reúne las áreas de investigación de materiales de autocuración y conductores iónicos.
Inspirado en la curación de heridas en la naturaleza, los materiales de autocuración reparan el daño causado por el desgaste y extienden la vida útil, y reducen el costo de los materiales y dispositivos. Wang desarrolló un interés en los materiales de autocuración debido a su amor de toda la vida por Wolverine,el personaje de cómic que tiene la capacidad de curarse a sí mismo.
Los conductores iónicos son una clase de materiales con funciones clave en el almacenamiento de energía, conversión de energía solar, sensores y dispositivos electrónicos.
Otro autor del artículo, Christoph Keplinger, profesor asistente de la Universidad de Colorado, Boulder, demostró previamente que los conductores iónicos estirables, transparentes, se pueden usar para alimentar músculos artificiales y crear altavoces transparentes, dispositivos que cuentan con varios delas propiedades clave del nuevo material transparencia, alta capacidad de estiramiento y conductividad iónica, pero ninguno de estos dispositivos además tenía la capacidad de curarse a sí mismo del daño mecánico.
La dificultad clave es la identificación de enlaces que son estables y reversibles en condiciones electroquímicas. Convencionalmente, los polímeros de autocuración utilizan enlaces no covalentes, lo que crea un problema porque esos enlaces se ven afectados por reacciones electroquímicas que degradan el rendimiento delos materiales.
Wang ayudó a resolver ese problema mediante el uso de un mecanismo llamado interacciones ion-dipolo, que son fuerzas entre iones cargados y moléculas polares que son altamente estables en condiciones electroquímicas. Combinó un polímero polar y elástico con un dispositivo móvil de alta fuerza iónicasal para crear el material con las propiedades que buscaban los investigadores.
El material similar al caucho blando de bajo costo y fácil de producir puede estirarse 50 veces su longitud original. Después de cortarlo, puede volver a adherirse o curarse por completo en 24 horas a temperatura ambiente. De hecho, después de solo cincominutos de curación, el material se puede estirar dos veces su longitud original.
Timothy Morrissey y Eric Acome, dos estudiantes de posgrado que trabajan con Keplinger, demostraron que el material podría usarse para alimentar un músculo llamado artificial, también llamado actuador de elastómero dieléctrico . Músculo artificial es un término genérico utilizado para materiales o dispositivos que pueden contraerse, expandirse o rotarse de manera reversible debido a un estímulo externo como voltaje, corriente, presión o temperatura.
El actuador de elastómero dieléctrico es en realidad tres piezas individuales de polímero que se apilan juntas. Las capas superior e inferior son el nuevo material desarrollado en UC Riverside, que es capaz de conducir electricidad y es autocalentable, y la capa intermedia es unmembrana transparente, no conductora, similar a la goma.
Los investigadores utilizaron señales eléctricas para hacer que el músculo artificial se mueva. Entonces, al igual que un músculo humano como un bíceps se mueve cuando el cerebro envía una señal al brazo, el músculo artificial también reacciona cuando recibe una señalLo que es más importante, los investigadores pudieron demostrar que la capacidad del nuevo material para autocurarse puede usarse para imitar una característica de supervivencia preeminente de la naturaleza: la curación de heridas. Después de cortar partes del músculo artificial en dos piezas separadas,el material se curó sin depender de estímulos externos, y el músculo artificial volvió al mismo nivel de rendimiento que antes de ser cortado.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Universidad de California, Riverside . Original escrito por Sean Nealon. Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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