Una “arcilla inteligente” podría convertirse en el nuevo plástico

¿Podría una mezcla de agua y arcilla reemplazar a los plásticos? El deseo de liberar el mundo del petróleo ha provocado todo tipo de investigación en nuevos combustibles para transporte, pero en la fabricación de plásticos también se utilizan grandes cantidades de petróleo. Investigadores de la Universidad de Tokio, Japón, piensan que su material puede estar listo para asumir la tarea.

Takuzo Aida y su equipo mezclaron unos pocos gramos de arcilla con 100 gramos de agua en presencia de pequeñas cantidades de un agente espesante llamado poliacrilato de sodio y un “pegamento molecular” orgánico. El agente espesante además distribuye la arcilla en láminas delgadas, aumentando su superficie y permitiendo que la cola logre un mejor control sobre ella.
Esto significa que, si bien la mezcla es casi 98 por ciento agua, forma un hidrogel transparente y elástico con una resistencia mecánica suficiente para hacer un puente autosostenido de 3,5 centímetros de ancho.

Hidrogel auto-reparable
La resistencia del material depende de la suma de las fuerzas que actúan entre las moléculas en las nanocapas de arcilla y cola, dice Aida. Estas llamadas fuerzas supramoleculares, tales como los enlaces del hidrógeno, ayudan también a atrapar las moléculas de agua entre las láminas de arcilla.
Algunos otros hidrogeles dependen de enlaces químicos covalentes en lugar de depender de las fuerzas supramoleculares para su resistencia. Una desventaja es que cuando se rompen los enlaces covalentes, el material pierde su fuerza irreversiblemente, dice Aida. Las fuerzas supramoleculares, por otro lado, se pueden reformar fácilmente, así que si el material es dañado por el estrés puede recuperar rápidamente su resistencia.
El gel se forma en sólo 3 minutos, y hacerlo no requiere comprender los procesos químicos involucrados, dice Aida, un hecho que impresiona a Craig Hawker en la Universidad de California en Santa Barbara, que no participó en el estudio.”Uno de los principales avances es la simplicidad general del procedimiento, junto con las excepcionales propiedades físicas de la estructura resultante”, dice.

Nueva clase de materiales
“La resistencia, la auto-reparación y la robustez son sólo algunas de las propiedades físicas iniciales que se encontraron en esta nueva clase de materiales”, dice Hawker. “Mi predicción es que este enfoque dará lugar a la elaboración de materiales aún más impresionantes en el futuro cercano”.
El científico especializado en polímeros Jian Ping Gong en la Universidad de Hokkaido en Sapporo, Japón, dice que el trabajo es “bonito”, pero señala que la resistencia mecánica del material está a la altura de lo que es posible para los plásticos y geles vinculados químicamente.
Aida dice que el fortalecimiento del material es tan simple como aumentar las cantidades de arcilla, poliacrilato de sodio y cola, siempre que la transparencia no sea importante.