Un equipo de arquitectos y químicos de la Universidad de Cambridge ha diseñado fibras súper elásticas y resistentes que están compuestas casi en su totalidad por agua. y podría usarse para hacer textiles, sensores y otros materiales. Las fibras, que se asemejan a cuerdas elásticas en miniatura, ya que pueden absorber grandes cantidades de energía, son sostenibles, no es tóxico y se puede preparar a temperatura ambiente.

Este nuevo método no solo mejora los métodos anteriores de hacer seda de araña sintética, ya que no requiere procedimientos de alta energía o uso extensivo de solventes nocivos, pero podría mejorar sustancialmente los métodos de fabricación de fibras sintéticas de todo tipo, Dado que otros tipos de fibras sintéticas también dependen de alta energía, métodos tóxicos. Los resultados se informan en la revista. procedimientos de la Academia Nacional de Ciencias .

La seda de araña es uno de los materiales más fuertes de la naturaleza. y los científicos han intentado imitar sus propiedades para una variedad de aplicaciones, con diversos grados de éxito. "Todavía tenemos que recrear completamente la elegancia con la que las arañas hilan la seda, ", dijo el coautor, el Dr. Darshil Shah, del Departamento de Arquitectura de Cambridge.

Las fibras diseñadas por el equipo de Cambridge se "hilan" a partir de un material espeso llamado hidrogel, que es 98% de agua. El 2% restante del hidrogel está hecho de sílice y celulosa, ambos materiales naturalmente disponibles, unidos en una red por "esposas" moleculares en forma de barril conocidas como cucurbiturils. Las interacciones químicas entre los diferentes componentes permiten extraer fibras largas del gel.

Las fibras se extraen del hidrogel, formando largo, hilos extremadamente delgados:unas millonésimas de metro de diámetro. Después de aproximadamente 30 segundos, el agua se evapora, dejando una fibra fuerte y elástica.

"Aunque nuestras fibras no son tan fuertes como las sedas de araña más fuertes, pueden soportar tensiones en el rango de 100 a 150 megapascales, que es similar a otras sedas sintéticas y naturales, "dijo Shah." Sin embargo, nuestras fibras no son tóxicas y su fabricación requiere mucha menos energía ".

Las fibras son capaces de autoensamblarse a temperatura ambiente, y se mantienen unidos por la química supramolecular huésped-huésped, que se basa en fuerzas distintas de los enlaces covalentes, donde los átomos comparten electrones.

"Cuando miras estas fibras, puede ver una gama de diferentes fuerzas que los mantienen juntos a diferentes escalas, "dijo Yuchao Wu, estudiante de doctorado en el Departamento de Química de Cambridge, y el autor principal del artículo. "Es como una jerarquía que da como resultado una combinación compleja de propiedades".

La resistencia de las fibras supera la de otras fibras sintéticas, como viscosa a base de celulosa y sedas artificiales, así como fibras naturales como pelo humano o animal.

Además de su fuerza, las fibras también muestran una capacidad de amortiguación muy alta, lo que significa que pueden absorber grandes cantidades de energía, similar a una cuerda elástica. Hay muy pocas fibras sintéticas que tengan esta capacidad, pero la alta amortiguación es una de las características especiales de la seda de araña. Los investigadores encontraron que la capacidad de amortiguación en algunos casos incluso excedía la de las sedas naturales.

"Creemos que este método de fabricación de fibras podría ser una alternativa sostenible a los métodos de fabricación actuales, ", dijo Shah. Los investigadores planean explorar más la química de las fibras, incluida la fabricación de hilos y fibras trenzadas.