Un gran descubrimiento: Los plásticos no son lo que pensamos

Un nuevo estudio revela que son un poco gomosos, lo que allana el camino para mejorar los productos

20.08.2021 - Estados Unidos

Un avance realizado por investigadores de la Universidad del Sur de Florida (USF) y de instituciones colaboradoras de todo el mundo podría allanar el camino hacia mejores productos, como baterías mejoradas, pintura para automóviles y pantallas de teléfonos móviles.

Cuando se amplía la imagen de muchos materiales modernos, como los de algunas de las baterías más recientes que se fabrican con polímeros vítreos -que incluyen muchos plásticos-, no parecen uniformes. En cambio, parecen una camisa teñida, con remolinos de diferentes materiales. Según los investigadores, esta "estructura a nanoescala" puede dar lugar a estas extraordinarias propiedades porque la superficie de los polímeros vítreos no es dura, sino que tiene una consistencia gomosa.

Un nuevo estudio publicado en "Nature" está modificando la forma de entender el comportamiento del vidrio, que es un estado de la materia que combina aspectos de sólido y líquido. Investigadores de la USF, junto con colaboradores de la Universidad de Princeton y la Universidad de Zhejiang Sci-Tech, descubrieron que en la superficie de los polímeros vítreos se produce un efecto natural que crea una capa gomosa flexible de sólo unas docenas de átomos de grosor que tiene propiedades completamente diferentes del resto del material. Este comportamiento tiene amplias implicaciones tecnológicas, ya que revela cómo los polímeros vítreos pueden adherirse unos a otros y puede aportar información sobre la resistencia a los arañazos a nivel molecular.

"Esto nos permite comprender y controlar cómo se comportan los polímeros vítreos -los plásticos- en su superficie", afirma el autor correspondiente, David Simmons, profesor asociado de ingeniería química, biológica y de materiales de la USF. "Tanto si se trata de una partícula de polvo que se pega a la pintura, como de dos fibras que se pegan en una impresora 3D, o de la abrasión en la superficie de un par de lentes de plástico en tus gafas, esta capa microscópica en la superficie de los plásticos es inmensamente importante para el comportamiento de estos materiales, y ahora entendemos realmente su naturaleza por primera vez."

Simmons y sus colaboradores hicieron este descubrimiento formando "crestas de humectación", diminutas crestas en la superficie de un plástico, al liberar una gota de líquido iónico en las superficies de poliestireno a varias temperaturas. El poliestireno es un plástico sólido, un tipo de vidrio, que es naturalmente transparente y se utiliza a menudo para el envasado de alimentos, productos de consumo y materiales de construcción. Gracias a estas mediciones y al acercamiento a la escala molecular con modelos de simulación por superordenador, revelaron la presencia de esta capa blanda y gomosa y cómo puede controlarse. Este avance podría apuntar a encontrar el "punto dulce" para propiedades importantes como la adhesión y la resistencia al rayado, incluso en superficies rígidas.

La teoría es similar a la comprensión moderna de lo que hace posible el patinaje sobre hielo. La capa molecular superior de la pista actúa como el agua, incluso cuando la pista está congelada, permitiendo que los patines se deslicen sobre la superficie. De lo contrario, no sería posible.

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