Los ingenieros químicos del MIT han creado un nuevo material, es decir, un polímero bidimensional más resistente que el acero y tan ligero como el plástico. El material puede autoensamblarse en láminas y fabricarse fácilmente en grandes cantidades.
Michael Strano, Profesor Carbon P. Dubbs de Ingeniería Química en MI y el autor principal del nuevo estudio, dijo: “Normalmente no pensamos en los plásticos como algo que podrías usar para sostener un edificio, pero con este material, puedes habilitar cosas nuevas. Tiene propiedades muy inusuales y estamos muy entusiasmados con eso”.
Décadas de trabajo en este campo sugieren que es imposible crear láminas 2D ligeras y resistentes. Una de las razones es que si solo un monómero gira hacia arriba o hacia abajo, fuera del plano de la hoja en crecimiento, el material comenzará a expandirse en 3D y se perderá la estructura similar a una hoja.
Los científicos de este nuevo estudio han demostrado un nuevo proceso de polimerización para crear una hoja 2D llamada poliaramida. Usaron un compuesto llamado melamina para los bloques de construcción de monómeros. El compuesto de melamina contiene un anillo de átomos de carbono y nitrógeno.
El compuesto crece y forma discos en las condiciones adecuadas. Estos discos se apilan uno encima del otro, unidos por enlaces de hidrógeno entre las capas. La unión hace que la estructura sea muy estable y robusta.
Strano dijo, “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. Este mecanismo ocurre espontáneamente en solución, y después de sintetizar el material, podemos recubrir por rotación fácilmente películas delgadas que son extraordinariamente fuertes”.
Los materiales de nueva creación tienen un módulo elástico, cuatro y seis veces mayor que el del vidrio antibalas. Como se mencionó anteriormente, es más fuerte que el acero. Mientras tanto, la fuerza que se necesita para romper el material es el doble que la del acero.
Matthew Tirrell, decano de la Escuela Pritzker de Ingeniería Molecular de la Universidad de Chicago, dice, «La nueva técnica incorpora una química muy creativa para hacer estos polímeros 2D unidos».
“Un aspecto importante de estos nuevos polímeros es que son fácilmente procesables en solución, lo que facilitará numerosas aplicaciones nuevas en las que es importante una alta relación resistencia/peso, como los nuevos materiales compuestos o de barrera de difusión”.
Strano dijo, “Esto podría permitirnos crear recubrimientos ultrafinos que pueden evitar por completo el paso de agua o gases. Este tipo de revestimiento de barrera podría usarse para proteger el metal en automóviles y otros vehículos, o estructuras de acero”.
Referencia de la revista:
- Zeng, Y., Gordiichuk, P., Ichihara, T. et al. Síntesis irreversible de un material polimérico bidimensional ultrarresistente. Naturaleza 602, 91–95 (2022). DOI: 10.1038/s41586-021-04296-3
«Gurú del alcohol. Analista. Defensor de la comida. Aficionado extremo al tocino. Experto total en Internet. Adicto a la cultura pop. Pionero de viajes sutilmente encantador».