Un plástico que cambia de forma con un futuro flexible

Con restricciones de espacio y peso, ¿qué llevarías si fueras a Marte? Una opción ideal sería un material único que pueda transformar formas en cualquier objeto que imagines.

Por la mañana, con ese material podrías convertirlo en utensilios para comer. Una vez que hayas terminado de desayunar, podrás convertir tu tenedor y cuchillo en una pala para cuidar tu jardín marciano. Y luego, cuando sea la hora feliz en el planeta rojo, esa pala podría convertirse en una jarra para tu cerveza marciana.

Lo que parece ciencia ficción es, quizás, un paso más hacia la realidad. Investigadores de la Escuela de Ingeniería Molecular Pritzker de la Universidad de Chicago han creado un nuevo tipo de plástico con propiedades que pueden endurecerse con calor y luego bloquearse con un enfriamiento rápido, un proceso conocido como templado. A diferencia de los plásticos clásicos, el material mantiene esta rigidez cuando vuelve a alcanzar la temperatura ambiente.

Los hallazgos, publicados el jueves en la revista Science, algún día podrían cambiar la forma en que los astronautas hacen sus maletas para el espacio.

«En lugar de cargar con todos los diferentes plásticos, llevas este plástico contigo y luego le das las propiedades que necesitas», dijo Stuart Rowan, químico de la Universidad de Chicago y autor del nuevo estudio. .

Pero el espacio no es el único lugar donde el material podría resultar útil. El equipo del Dr. Rowan también ve potencial en otros entornos donde los recursos son escasos, como en el mar o en el campo de batalla. También podría utilizarse para fabricar robots blandos y mejorar el reciclaje de plástico.

«Todos dependemos del plástico en nuestra vida diaria», afirmó Shrayesh Patel, ingeniero químico de la Universidad de Chicago y autor del nuevo estudio. Pero los vasos de espuma, las bolsas de basura y las lentes de gafas, por ejemplo, requieren materiales plásticos con propiedades diferentes.

Por otro lado, un único material que puede adaptarse a diferentes necesidades “simplifica la forma de fabricar plástico”, afirmó el Dr. Patel. También haría que el plástico fuera más sostenible porque todos los elementos podrían procesarse juntos durante el reciclaje. El plástico debe separarse cuando el reciclaje contribuye a reutilizar sólo una pequeña parte, explicó.

Los plásticos modernos están formados por cadenas de moléculas unidas permanentemente, lo que dificulta su descomposición. Pero los investigadores de Chicago dicen que su nuevo material es «pluripotente» -un término típicamente usado para describir la propiedad genérica de las células madre-, lo que significa que está compuesto de enlaces que pueden romperse y reformarse usando calor.

Se inspiraron en la forma en que los herreros templan, o calientan gradualmente y luego enfrían rápidamente, el acero en un horno. Pero a diferencia del metal, el plástico es liviano y se puede moldear a temperaturas que se pueden alcanzar con un horno o una estufa.

Los investigadores calentaron el plástico rojizo y translúcido a temperaturas de entre 140 y 230 grados Fahrenheit y luego lo escondieron en un congelador para que se enfriara rápidamente. Cuando se templa a temperaturas más bajas, se forman más enlaces moleculares, lo que hace que el plástico sea más rígido. Pero a temperaturas más altas, el material se vuelve más blando y pegajoso.

El equipo transformó el plástico en una cuchara lo suficientemente rígida como para sacar mantequilla de maní de un frasco y en un tenedor capaz de sacar queso. También crearon un adhesivo lo suficientemente fuerte como para unir dos piezas de vidrio y una pequeña garra similar a la que se puede encontrar en un auto de juguete.

Julia Kalow, química de la Universidad Northwestern que no participó en el estudio pero escribió una perspectiva sobre los hallazgos para Science, encontró que la idea de un solo material capaz de lograr una variedad de propiedades era única y emocionante. «Ahora que sabemos que podría ser útil lograr esta propiedad, muchos otros investigadores se inspirarán para encontrar nuevas formas de lograrlo», dijo.

Existen limitaciones para la primera generación de plástico pluripotente. Aunque el equipo demostró que el material puede reprocesarse al menos siete veces y mantener su forma durante al menos un mes, existe incertidumbre sobre su vida útil.

«Aún no sustituirán al plástico comercial», afirmó Nicholas Boynton, estudiante de posgrado de la Universidad de Chicago que realizó los experimentos para el estudio. El material aún no puede alcanzar la resistencia de una bolsa de plástico, por ejemplo, ni la elasticidad de una goma elástica.

«Aún no hemos llegado a ese punto, pero estamos bastante cerca», dijo Boynton. «Creo que tener un material que pueda acceder a esta amplia gama es lo realmente emocionante en este momento».