Unos polímeros con memoria de forma podrían ayudar para los dispositivos biomédicos

En las pruebas, el polímero se pudo estirar hasta cinco veces su longitud original y almacenar hasta 17,9 J / g de energía, casi seis veces más energía que los polímeros con memoria de forma anteriores

Crean un polímero capaz de acumular seis veces más de energía (Foto. Universidad de California)
Crean un polímero capaz de acumular seis veces más de energía (Foto. Universidad de California)
Paola de Francisco
4 diciembre 2021 | 00:20 h

El polímero es una sustancia compuesta por grandes moléculas que bien puede abarcar a los plásticos sintéticos como al ADN, tener memoria de forma e incluso acumular energía. Unos investigadores han desarrollado un polímero con memoria de forma que almacena casi seis veces más energía que las versiones anteriores. Los resultados han sido publicados en ACS Central Science.

Hasta ahora, aunque era un material muy prometedor para la robótica blanda, los dispositivos biomédicos inteligentes y las estructuras espaciales desplegables, no almacenaban suficiente energía para volver a su forma original. Los polímeros con memoria de forma alternan entre un estado original no deformado y un estado secundario deformado.

El estado deformado se crea estirando el polímero y se mantiene en su lugar mediante cambios moleculares, como redes de unión dinámica o cristalización inducida por deformación, que se invierten con el calor o la luz. Luego, el polímero vuelve a su estado original mediante la liberación de energía entrópica almacenada. Pero, como reflejan los investigadores, ha sido un desafío para los científicos hacer que estos polímeros realicen tareas que consumen mucha energía.

El polímero se pudo estirar hasta cinco veces su longitud original y almacenar hasta 17,9 J / g de energía, casi seis veces más energía que los polímeros con memoria de forma anteriores

Investigadores de la Universidad de California liderados por Zhenan Bao han incorporado un material en la cadena principal del polímero. En el estado original del polímero, las cadenas de polímero estaban enredadas y desordenadas. El estiramiento hizo que las cadenas se alinearan y formaran enlaces de hidrógeno entre los grupos de urea, creando estructuras supermoleculares que estabilizaron el estado altamente alargado. El calentamiento hizo que los enlaces se rompieran y el polímero se contrajera a su estado inicial desordenado.

Proceso de movimiento del braco con el polímero crado (Foto, Universidad de California)

En las pruebas, el polímero se pudo estirar hasta cinco veces su longitud original y almacenar hasta 17,9 J / g de energía, casi seis veces más energía que los polímeros con memoria de forma anteriores. El equipo demostró que el material estirado podría utilizar esta energía para levantar objetos 5.000 veces su propio peso al calentarlos. 

También hicieron un músculo artificial uniendo el polímero preestirado a la parte superior e inferior del brazo de un maniquí de madera. Cuando se calentó, el material se contrajo, lo que hizo que el maniquí doblara el brazo a la altura del codo.

Se trata de un material con una densidad de energía récord, además de que el material polimérico con memoria de forma es económico y fácil de fabricar, destacan los investigadores.

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