En un descubrimiento fortuito, los investigadores han creado una nueva clase de materiales llamados «geles vítreos» que son medio líquidos pero difíciles de romper.

Elásticos, extrañamente adhesivos y capaces de «autocurarse» si se cortan, las sorprendentes propiedades de estos geles los hacen potencialmente útiles para una gama más amplia de aplicaciones que los plásticos de uso común, que son duros y quebradizos o blandos y se rompen fácilmente.

«Hemos creado una clase de materiales que hemos denominado geles vítreos, que son tan duros como los polímeros vítreos, pero, si se aplica suficiente fuerza, pueden estirarse hasta cinco veces su longitud original, en lugar de romperse». dice Michael Dickey, científico de materiales de la Universidad Estatal de Carolina del Norte (NCSU).

Pero como ocurre con tantos descubrimientos científicos fortuitos, el objetivo nunca fue crear una clase completamente nueva de sustancias, dice Dickey a ScienceAlert.

«Nos topamos con estos materiales interesantes», dice, cuando el investigador del NCSU Meixiang Wang estaba experimentando con ionogeles, materiales hechos de un polímero hinchado con un líquido iónico que conduce la electricidad.

Wang estaba tratando de fabricar dispositivos portátiles y estirables que pudieran usarse en un sensor de presión, otros dispositivos médicos o robótica. Al alterar la composición, Wang produjo un gel que miró primero como una «pieza común de plástico transparente y flexible» antes de que las pruebas demostraran que era muy duro, pero no quebradizo como otros plásticos comunes.

«Una vez que nos dimos cuenta de que tenían propiedades notables, nos sumergimos para comprenderlas mejor», dice Dickey.

Los geles vítreos se elaboran utilizando un líquido iónico, similar al agua pero compuesto enteramente de partículas cargadas, lo que le permite conducir la electricidad. Cuando se mezcla con un precursor de polímero, el líquido separa las cadenas de polímero, haciendo que el material sea suave y elástico. Al mismo tiempo, los iones también son fuertemente atraídos por las cadenas de polímeros, impidiendo que se separen.

«El resultado final es que el material es duro debido a las fuerzas de atracción, pero aún es capaz de estirarse debido al espacio adicional». explica Pechera.

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Los geles vítreos no se secan, a pesar de que están compuestos por entre un 50 y un 60 por ciento de líquido, y las pruebas demostraron que tienen una resistencia a la fractura y una tenacidad «enormes».

El material también puede «autocurarse», reformarse si se corta, y tiene una especie de memoria que permite que un gel estirado mantenga su forma, sólo para contraerse a su forma original cuando se calienta.

Aunque inusuales, tales propiedades regenerativas no son particularmente nuevosespecialmente en elástico materiales tipo gel. Recientemente, los científicos han logrado la tarea mucho más difícil de fabricar materiales típicamente rígidos, como rieles, vaso, paneles solares y concreto que sanan cuando se agrietan. Si se comercializan, materiales como estos, capaces de repararse solos cuando se dañan, podrían ayudar a reducir los residuos en la construcción, electrónicay moda industrias.

Pero la extraña combinación de la extraordinaria naturaleza de los geles vítreos es algo que los investigadores quieren explorar más a fondo.

«Tal vez la característica más intrigante de los geles vítreos es lo adhesivos que son», dijo Dickey. dice. «Entendemos qué los hace duros y elásticos, [but] Sólo podemos especular sobre qué los hace tan pegajosos».

Obviamente se requieren más pruebas y optimización del ‘gel’ antes de que estos geles puedan usarse de manera práctica, pero pensando en aplicaciones potenciales, Dickey dice que los materiales resistentes que conducen la electricidad (como lo hace el gel) son útiles en las baterías.

Otros usos potenciales incluyen la impresión 3D de materiales similares al plástico utilizando técnicas más simples que el procesamiento por fusión, el método que se utiliza actualmente para producir plásticos comerciales a partir de resinas iniciales. Este proceso a menudo implica enviar productos a múltiples instalaciones para cada paso de la producción de plástico, mientras que los geles vítreos se pueden inyectar en un molde y curar con luz ultravioleta.

Pero antes de trabajar en aplicaciones, Dickey dice que su equipo quiere comprender mejor los conceptos básicos de cómo se forman estos materiales y por qué parece haber una «proporción mágica» entre solvente y polímero que crea las propiedades únicas de los geles.

«Teniendo en cuenta la cantidad de propiedades únicas que poseen, somos optimistas en cuanto a que estos materiales serán útiles», dijo Wang. dice.

El estudio ha sido publicado en Naturaleza.