El nuevo y revolucionario material con propiedades como el vidrio

Una característica común de las velas, los aviones y los circuitos electrónicos es que, todos ellos contienen resinas que se utilizan por su ligereza, fuerza y resistencia. Sin embargo, una vez tratadas, estas resinas ya no pueden ser reformadas. Sólo ciertos compuestos inorgánicos, como el vidrio, ofrecen esta posibilidad. 

Pero ahora, se han combinado estas propiedades en un solo material, y lo que antes parecía imposible lo ha conseguido un equipo dirigido por Ludwik Leibler, investigador en el Laboratorio del CNRS “Matière Molle et Chimie” (CNRS/ESPCI ParisTech), y han desarrollado una nueva clase de compuestos capaces de esta proeza. Reparable y reciclable, este nuevo material se puede formar a su antojo y a temperatura alta de forma reversible.

Sorprendentemente, sigue conservando algunas propiedades específicas de las resinas orgánicas y la goma: es ligero, insoluble y difícil de romper. También es barato y fácil de producir, este material puede ser utilizado en numerosas aplicaciones industriales, especialmente en el automóvil, aeronáutica, construcción, electrónica y el ocio. El trabajo se ha publicado en Science.

La sustitución de metales por materiales más ligeros aunque igual de eficientes resulta necesario para numerosas industrias, como la aeronáutica, automoción, construcción y la industria electrónica y de deportes. Debido a su excepcional fuerza mecánica y su resistencia térmica y química, los materiales compuestos a base de resinas termoestables son actualmente los más adecuados. Sin embargo, estas resinas deben ser tratadas in situ, usando desde el principio la forma definitiva de la pieza a fabricar. De hecho, una vez que estas resinas se han endurecido, la soldadura y la reparación resulta imposible. Además, incluso cuando está caliente, no se pueden reformar sus elementos como lo haría un herrero o vidriero.
Esto es por lo que el vidrio (sílice inorgánico) es un material único: una vez calientado, cambia de sólido a líquido de manera muy progresiva (transición vítrea), lo que significa que puede ser moldeado según sea necesario sin necesidad de moldes. Esta concepción de materiales altamente resistentes que pueden ser reparados y son infinitamente maleables, como el cristal, son un verdadero reto de conseguir, tanto en términos económicos y ecológicos. Se requiere un material capaz de fluir cuando está caliente, y en tanto sean insolubles, y sin frágilidad ni tan “pesados” como el cristal.
A partir de los ingredientes que se encuentran actualmente disponibles y se utilizan en la industria (resinas epoxi, endurecedores, catalizadores, etc), los investigadores del Laboratorio “Matière Molle et Chimie” (CNRS / ESPCI ParisTech) han desarrollado un nuevo material orgánico compuesto de una red molecular con originales propiedades: bajo la acción del calor, esta red se puede reorganizar sin alterar el número de enlaces cruzados entre sus átomos. Este nuevo material va desde el estado líquido al sólido o viceversa, como de vidrio. Hasta ahora, sólo el sílice y algunos compuestos inorgánicos muestran este tipo de comportamiento. Este material, así como sílice orgánico. Es insoluble, incluso cuando se calienta por encima de su temperatura de transición vítrea.
Sorprendentemente, a temperatura ambiente, este material se asemeja a cualquiera de los sólidos elásticos ya sean duros o blandos, dependiendo de la composición elegida. En ambos casos, tiene las mismas características que las resinas termoestables y cauchos que se usan actualmente en la industria, es decir, ligereza, resistencia e insolubilidad. Y lo más importante, tiene una ventaja significativa sobre estos, ya que es reformable a voluntad y puede ser reparado y reciclado bajo la acción del calor. Esta propiedad implica que puede sufrir transformaciones bajo métodos aún no previstos para las resinas termoestables o los materiales convencionales de plástico. En particular, se hace posible la producción de formas que son difíciles o incluso imposibles de obtener a través del moldeo o haciendo un molde, ya que saldría demasiado caro para el propósito previsto.
Usando como base los materiales compuestos, este nuevo material, por tanto, podría competir favorablemente con los metales, y encontrar amplias aplicaciones en sectores tan diversos como la electrónica, la fabricación de automóviles, la construcción, la aeronáutica o la impresión. Aparte de estas aplicaciones, tales resultados arrojan una luz inesperada sobre un problema fundamental: la física de la transición vítrea.