29 de marzo de 2022
Un nuevo material adaptable inspirado en la piel de calamar que puede aislar todo, desde vasos de bebidas hasta contenedores de envío.
Crédito de la imagen: canción de Melissa
La innovación es una película de polímero metalizado reflectante infrarrojo. En un nuevo estudio publicado en Nature Sustainability, los investigadores describen un material compuesto de gran superficie que regula el calor por medio de estructuras metálicas reconfigurables que pueden separarse de forma reversible y volver a unirse bajo diferentes niveles de estrés.
dice Alon Gorodetsky, profesor asociado de ingeniería química y biomolecular en la Universidad de California, Irvine.
«El mecanismo es análogo a la expansión y contracción de los cromatóforos en la piel de la sepia, que altera el reflejo y la transmisión de la luz visible».
Los cambios en el tamaño del cromatóforo ayudan a los calamares a comunicarse y camuflar sus cuerpos para evitar a los depredadores y esconderse de sus presas. La simulación de este enfoque permitió a su equipo habilitar la «termorregulación ajustable» en sus materiales, dice Gorodetsky, lo que podría mejorar la eficiencia energética y proteger los dedos sensibles de las superficies calientes.
Un logro importante de este proyecto fue el desarrollo por parte de los investigadores de un método de producción rentable para sus materiales compuestos en cantidades apropiadas para la aplicación. Las materias primas de cobre y caucho comienzan en alrededor de diez centavos por metro cuadrado y los costos caen aún más dependiendo de las economías de escala, según el periódico.
La técnica de fabricación del equipo consiste en depositar una película de cobre sobre un sustrato reutilizable, como papel de aluminio, y luego rociar varias capas de polímero sobre la película de cobre, todo lo cual se puede hacer en casi cualquier tamaño imaginable.
“La estrategia de fabricación integrada que ahora hemos perfeccionado en nuestro laboratorio es un verdadero cambio de juego”, dice Gorodetsky.
«Hemos trabajado con materiales inspirados en cefalópodos y sistemas adaptativos durante años, pero antes solo podíamos fabricarlos en áreas relativamente pequeñas. Ahora finalmente hay un camino para hacer estas cosas paso a paso en la fábrica».
La estrategia desarrollada y las economías de escala deberían hacer posible que los materiales compuestos se utilicen en una amplia gama de aplicaciones, desde la cómoda taza de café hasta tiendas de campaña, o en cualquier contenedor donde se requiera un ajuste de temperatura.
El autor principal Mohsen Badshah, ex investigador postdoctoral en ingeniería química y biomolecular, dice que la invención facilitará el medio ambiente debido a su sostenibilidad ambiental. «El material compuesto se puede reciclar a granel eliminando el cobre con vinagre y utilizando métodos comerciales establecidos para reutilizar el polímero estirable restante».
El equipo realizó una prueba de taza de café confiable a nivel mundial en su laboratorio, demostrando su capacidad para controlar el enfriamiento del café. Pudieron predecir de manera precisa y teórica y luego confirmar experimentalmente los cambios en la temperatura de los vasos llenos de bebidas.
También pudieron lograr una modulación de 20 veces de la transmitancia infrarroja y una regulación de 30 veces de los flujos de calor en condiciones de prueba estandarizadas. Incluso el material estabilizado funcionó bien con altos niveles de deformación mecánica y después de ciclos mecánicos repetidos.
«Existe una amplia gama de aplicaciones para este material», dice Gorodetsky. “Piense en todos los bienes perecederos que se entregaron a los hogares de las personas durante la pandemia.
«Cualquier paquete enviado por Amazon o cualquier otra compañía que necesite control de temperatura puede usar un forro hecho de nuestro material compuesto adaptable inspirado en el calamar. Ahora que podemos hacer grandes láminas de una sola vez, tenemos algo que puede beneficiar muchos aspectos de nuestras vidas».
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