Investigadores de la Universidad de California en Merced han desarrollado un material conductor flexible que algún día podría mejorar la durabilidad de dispositivos portátiles como los relojes inteligentes. El nuevo material tiene durabilidad adaptativa, lo que significa que se vuelve más fuerte cuando se estira o se impacta. Curiosamente, este material se inspiró en la cocina.
Jessica Wang, investigadora principal del proyecto, señaló que cuando se mezclan lentamente la maicena y el agua, la cuchara para revolver se mueve fácilmente a través de la mezcla. Cuando retiras la cuchara e intentas volver a introducirla a la fuerza, obtienes un resultado diferente. Este es el comportamiento de los fluidos no newtonianos. "Es como apuñalar una superficie dura y la cuchara ya no puede entrar", dijo Wang.
El objetivo del equipo era simular esta peculiar propiedad en materiales conductores sólidos. Para lograr su objetivo, el equipo tuvo que identificar la combinación correcta de polímeros conjugados, largas tiras de moléculas conductoras con forma de espagueti. La mayoría de los polímeros flexibles se rompen cuando se los somete a impactos repetidos, rápidos o severos.
Los investigadores utilizaron primero una solución acuosa de cuatro polímeros: poli(ácido 2-acrilamida-2-metilpropanosulfónico) similar a un espagueti, moléculas de polianilina más cortas y una combinación conductora llamada poli(3,4-etilendioxitiofeno)poliestireno sulfonato (PEDOT:PSS).
Modificaron la fórmula para mejorar la conductividad y la durabilidad adaptativa. Por ejemplo, agregar un 10% de PEDOT:PSS a la mezcla mejora la conductividad y la durabilidad adaptativa.
El equipo también intentó añadir pequeñas moléculas a la mezcla y observó cómo cada aditivo cambiaba las propiedades del polímero. En última instancia, los aditivos de nanopartículas cargadas positivamente mejoraron la función adaptativa.
"Agregar moléculas cargadas positivamente a nuestro material lo hace más fuerte a velocidades de estiramiento más altas", dijo Di Wu, investigador postdoctoral en el laboratorio.
Las aplicaciones prácticas pueden incluir correas integradas y sensores traseros para relojes inteligentes que puedan soportar fácilmente el duro entorno de la vida diaria en la muñeca humana. El material flexible también podría tener aplicaciones médicas, tal vez integrándose en dispositivos portátiles como sensores cardiovasculares o monitores de glucosa en sangre.
Wu y su equipo incluso modificaron una versión inicial del material adecuado para la impresión 3D y crearon una réplica de una mano humana para demostrar su potencial para su uso como prótesis.
"Tiene muchas áreas de aplicación potenciales y estamos entusiasmados de ver adónde nos llevará esta característica nueva y poco convencional", afirmó Wang.