Incluso podría usarse para reparar los tendones de nuestras articulaciones
Un nuevo material inspirado en los mejillones está flexionando sus músculos. Puede estirarse sin romperse y reparar sus propios enlaces moleculares, por lo que podría ser útil en juntas de robots que levantan objetos pesados, o para envases para proteger la carga delicada de caídas accidentales.
Los mejillones y algunos otros moluscos cuelgan sobre superficies sólidas usando una proteína adhesiva y fibras duras y plásticas, que son extremadamente fuertes y pueden repararse a sí mismas cuando se rompen algunos enlaces moleculares dentro de ellas. Para un mejillón, estas fibras elásticas pero fuertes son útiles cuando golpea una ola.
Megan Valentine en la Universidad de California, Santa Bárbara, y sus colegas crearon un plástico con estas mismas propiedades al imitar la química que usan los mejillones. Los enlaces moleculares entre el hierro y un compuesto orgánico llamado catecol hacen que el material sea difícil de romper o rasgar, al mismo tiempo que le permite permanecer elástico.
Los enlaces hierro-catecol disipan la energía de algo que golpea o estira el material. Estos "enlaces de sacrificio" se rompen, pero la estructura general permanece intacta.
"Es como un casco de bicicleta: si tienes un accidente de bicicleta, la espuma dentro del casco se aplasta y disipa parte de la energía. Toda esa energía que se hubiera metido en una fractura de cráneo, en vez de eso, entra en el casco", dice Valentine. "En nuestro caso, en lugar de espuma tenemos esta unión de sacrificio que protege el sistema de polímero subyacente".
Enlace, vínculo de sacrificio
Al sacrificar los enlaces hierro-catecol, el material se puede estirar en un 50 por ciento. Luego, una vez que se quita el estrés, los vínculos se reforman, lo que lo hace reutilizable. La adición de estos enlaces hace que el plástico sea 770 veces más elástico y 58 veces más fuerte que sin ellos.
"Por lo general, hay una compensación: puede hacer que un material sea más difícil de romper, pero menos elástico, o más fácil de romper y más fácil de estirar", dice Niels Holten-Andersen en el Instituto de Tecnología de Massachusetts. "Pero al agregar estos enlaces inspirados en mejillones, lo han hecho para que no tengas que hacer esa elección".
Algo que es a la vez fuerte y elástico podría actuar como un amortiguador en el embalaje de objetos frágiles o ser utilizado para fabricar una armadura que se repare a nivel molecular después de recibir un golpe, dice Holten-Andersen.
Valentine dice que el material también podría encontrar una aplicación en las articulaciones de los brazos robóticos que necesitan soportar grandes pesos pero que aún se mueven. Algún día, dice, incluso podría usarse para reparar los tendones de nuestras articulaciones.
Artículo científico: Toughening elastomers using mussel-inspired iron-catechol complexes
