Las tuberías hechas de plástico de PVC podrían mejorarse agregando nanopartículas
Valentyn Semenov/Alamy
Una pizca de nanopartículas podría ser la solución a un problema que durante mucho tiempo ha afectado a los fabricantes de plásticos, a saber, ¿cómo se hace un material que es fuerte, duro y fácil de trabajar?
Hu-Jun Qian en la Universidad de Jilin en China y sus colegas llaman a esto el trilema de los plásticos: hacer un polímero más fuerte o más difícil de deformarse, tiende a hacerlo más frágil o menos difícil, mientras que intentar mejorar ambas propiedades a la vez normalmente hace que el material sea más viscoso y más difícil de trabajar.
Para evitar esto, los investigadores mezclaron nanopartículas hechas de poliestireno con varios materiales plásticos de uso común. Por ejemplo, agregaron las nanopartículas a PEMA, un polímero que se utiliza para hacer audífonos y uñas artificiales, vidrio acrílico utilizado en acuarios y anteojos, y PVC, que se usa en la construcción y el embalaje.
El equipo puso los materiales resultantes a través de una serie de pruebas para ver, por ejemplo, cuánto podrían alargar antes de romperse. En general, los nuevos materiales mostraron un rendimiento mejor de lo habitual en diferentes pruebas, a veces dramáticamente: descubrieron que PEMA era aproximadamente un 50 por ciento más fuerte cuando se fortaleció con nanopartículas. “Esto ofrece un principio de diseño general para polímeros de próxima generación con combinaciones de propiedades previamente inalcanzables”, dice Qian.
Para comprender mejor por qué agregar nanopartículas fue tan útil, los investigadores también llevaron a cabo simulaciones por computadora de los nuevos materiales. Para el caso de los plásticos bajo estrés, estas simulaciones mostraron que las nanopartículas pueden moverse y redistribuir dentro del material, lo que le permite deformarse más lenta y suavemente en lugar de fallar. Su capacidad para moverse fue igualmente beneficiosa para los plásticos que fluyen más fácilmente cuando se derritió. Entonces eran más fuertes, más duros y viables.
Qian dice que el enfoque de su equipo es compatible con los procesos industriales existentes y podría reducirse a grandes cantidades. “Esta estrategia podría revolucionar las aplicaciones que requieren materiales livianos, fuertes, duros y fácilmente procesables, como compuestos automotrices y aeroespaciales, envases sostenibles, dispositivos biomédicos y plásticos reciclables avanzados”, dice.
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