Los químicos han inventado un nuevo material que podría ser el futuro de los chalecos antibalas: la cota de malla. Pero esto no es otra vez la Edad Media; El nuevo material súper resistente está hecho de moléculas entrelazadas a nanoescala, afirman los científicos.
Los investigadores fusionaron líneas de moléculas como eslabones de una cadena para crear láminas del primer material bidimensional entrelazado mecánicamente (2D MIM) del mundo, que tiene largo y ancho. El material contiene 100 billones de enlaces químicos por centímetro cuadrado (alrededor de 650 billones por pulgada cuadrada), que es la densidad más alta de enlaces mecánicos jamás lograda, informaron los investigadores en el estudio, publicado el 16 de enero en la revista. Ciencia.
Los autores del estudio agregaron una pequeña cantidad del material a un material plástico resistente llamado Ultem, también hecho de cadenas de moléculas. Ultem ya es increíblemente fuerte, pero se volvió aún más fuerte con 2D MIM. La investigación, que eventualmente podría usarse en chalecos antibalas, fue financiada en parte por la Agencia de Proyectos de Investigación Avanzada de Defensa del gobierno.
«Es similar a la cota de malla en el sentido de que no se puede romper fácilmente porque cada uno de los enlaces mecánicos tiene un poco de libertad para deslizarse», coautor del estudio. William Denzeldijo un profesor de química en la Universidad Northwestern en Illinois, en un declaración. «Si lo tiras, puede disipar la fuerza aplicada en múltiples direcciones. Y si quieres destrozarlo, tendrías que romperlo en muchos, muchos lugares diferentes».
El material 2D MIM está hecho de entrelazado polímerosque son largas cadenas de moléculas más pequeñas, llamadas monómeros. El equipo tomó líneas de monómeros en forma de X y las dispuso en estructuras cristalinas que reaccionan entre sí para que los extremos de los monómeros se unan con los extremos de otros monómeros, según el comunicado.
La forma de X de cada monómero dejó espacios en los que los investigadores podían tejer líneas adicionales de estos bloques de construcción moleculares, creando capas de polímeros 2D entrelazados dentro de los cristales. Luego, los científicos disolvieron los cristales para recuperar los polímeros entrelazados.
«Una vez formado el polímero, no hay mucho que mantenga unida la estructura», dijo Dichtel. «Entonces, cuando lo ponemos en solvente, el cristal se disuelve, pero cada capa 2D se mantiene unida. Podemos manipular esas hojas individuales».
Para probar su nuevo material, los investigadores fabricaron materiales compuestos con 97,5% de fibra Ultem y 2,5% de MIM 2D. Según el estudio, la pequeña cantidad de polímero 2D entrelazado aumentó la fuerza necesaria para deformar las fibras Ultem en un 45% y la cantidad de tensión que Ultem podía soportar en un 22%.
«Tenemos muchos más análisis por hacer, pero podemos decir que mejora la resistencia de estos materiales compuestos», dijo Dichtel. «Casi todas las propiedades que hemos medido han sido excepcionales de alguna manera».
