Científicos crean hidrogel 5 veces más fuerte que el acero

Los científicos han creado un nuevo material de hidrogel reforzado con fibras, y dicen es hasta cinco veces más difícil de romper que el acero al carbono, pero aún así fácil de doblar y estirar.

Esa combinación de propiedades significa que el nuevo tejido podría ser utilizado
como base para ligamentos artificiales y tendones diseñados para ayudar al cuerpo a sanar – o en la industria de la moda, donde se necesitan materiales fuertes pero elásticos; entre otras muchas aplicaciones.

Cómo lo hicieron:

Los investigadores de la Universidad de Hokkaido en Japón desarrollaron el tejido, llamado compuesto de fibra reforzada suave, o FRSC por sus siglas en inglés, mediante la combinación de hidrogeles que contienen altos niveles de agua con tejido de fibra de vidrio.

“El material tiene múltiples aplicaciones potenciales debido a su fiabilidad, durabilidad y flexibilidad”, dijo Jian Ping Gong, uno de los investigadores.

Poner dos materiales naturales juntos para combinar sus propiedades es un truco que se ha hecho durante mucho tiempo – la paja y el barro se pueden combinar para hacer ladrillos, el papel y el pegamento dan papel maché, etc.

La idea es que usted termina con un nuevo super-material que combina las mejores partes de ambos.

El Objetivo:

Los científicos se propusieron crear una sustancia que pudiera soportar cargas pesadas y que también fuera muy resistente a las fracturas, tomando las mejores características de los hidrogeles, pero agregando durabilidad y dureza adicional a través de la tela de fibra de vidrio.

El equipo dice que la increíble fuerza del material compuesto proviene de enlaces iónicos dinámicos – átomos atraídos entre sí a medida que los electrones se intercambian – actuando tanto entre la fibra y los hidrogeles, como dentro de los propios hidrogeles.

A medida que los científicos aumentaban la dureza de los hidrogeles en el laboratorio, la tenacidad global del material compuesto también subía.

Posibilidad a nuevas creaciones:

Estos mismos principios también podrían aplicarse para agregar dureza a otros componentes blandos, como el caucho, dicen los investigadores, basándose en estudios previos de hidrogeles llevados a cabo en la Universidad de Hokkaido.

Características finales del nuevo material:

El resultado final es un super-material que es 25 veces más resistente que la tela de fibra de vidrio; 100 veces más resistente que los hidrogeles; y cinco veces más fuerte que el acero al carbono – en términos de la energía necesaria para romperlos.

Mientras que los hidrogeles ya han sido promocionados como materiales adecuados para curar heridas y construir robots flexibles, su falta de dureza han limitado previamente su utilidad, algo que la nueva investigación podría cambiar.

“Este trabajo proporciona una buena guía para el diseño de FRSCs con una extraordinaria capacidad de resistencia a la fractura”, escriben los investigadores en su artículo.

Los hallazgos se publicaron en Advanced Functional Materials