Los químicos desarrollan materiales brillantes y autocurativos

Los químicos desarrollan materiales brillantes y autocurativos

TEHERÁN (NNI) Un equipo de investigación del Centro RIKEN para la Ciencia de Recursos Sostenibles (CSRS) ha logrado desarrollar un material autorreparable que es capaz de emitir grandes cantidades de fluorescencia mientras absorbe luz.

Este desarrollo, detallado en el Journal of the American Chemical Society, allana el camino para inventar nuevos materiales, como las células solares orgánicas, que ofrecen una estabilidad mejorada en comparación con las versiones existentes.

En 2019, Zhaomin Hou y su equipo en RIKEN CSRS sintetizaron con éxito etileno y anisil propileno utilizando un catalizador de un metal de tierras raras. El copolímero binario resultante exhibe notables propiedades de autocuración contra daños. Las partes blandas del copolímero, unidades alternas de etileno y anilpropileno, junto con las unidades cristalinas duras de las cadenas de etileno-etileno, actuaron como puntos físicos de reticulación, formando una estructura separada en nanofases importante para la autocuración.

Aprovechando este éxito, agregaron una unidad ligera, esterilpireno, a un monómero y luego desarrollaron polímeros que también contenían anisilpropileno y etileno. Este proceso, en un solo paso, conduce a la formación de materiales autorreparables con propiedades fluorescentes.

“Los materiales fluorescentes son muy útiles, ya que pueden usarse para diodos orgánicos emisores de luz (OLED), transistores orgánicos de efecto de campo (OFET) y células solares. Uno de los principales problemas de estos materiales, sin embargo, es su corta vida útil. Se puede esperar que nuestro nuevo material proporcione productos con una vida útil más larga y una mayor confiabilidad», afirma Masayoshi Nishiura, colaborador de Hou en este estudio.

Hubo una sorpresa adicional. El copolímero resultante no sólo demostró ser resistente, sino que también mostró capacidad de autocuración sin estímulos ni energía externos. En 24 horas, su resistencia a la degradación se recuperó por completo, lo que demuestra una mayor velocidad de autorreparación en comparación con los copolímeros binarios. El material también es capaz de autocurarse en agua, soluciones ácidas y alcalinas, lo que le otorga un uso potencial en una variedad de entornos.

La estructura de red del copolímero, que incluye puntos físicos de reticulación entre unidades de estilpireno y nanodominios cristalinos de etileno-etileno y unidades sustituidas compuestas de partes blandas, facilita la autorreparación.

El material también mostró una propiedad aditiva. El equipo de investigación pudo transferir con éxito una imagen bidimensional a una película fluorescente autorreparable mediante fotolitografía. Aunque la imagen permaneció invisible bajo la luz natural, se volvió detectable bajo la luz ultravioleta, lo que sugiere posibles aplicaciones de la película como dispositivo de almacenamiento de información. La película conservó sus excelentes propiedades elastoméricas y de autocuración incluso con fotones.

«El material que ensamblamos, mediante una reacción de un solo paso, nos dio la capacidad de controlar sus propiedades ópticas y mecánicas adaptando la composición del monómero». Creemos que puede desempeñar un papel importante en el desarrollo de nuevos materiales funcionales con altas capacidades de autocuración en diversos entornos prácticos», afirma Hou. Esta investigación se alinea con los Objetivos de Desarrollo Sostenible (ODS) de las Naciones Unidas. En concreto, el «Objetivo 12 : Garantizar modalidades de consumo y producción sostenibles.»

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