Un gran avance de los investigadores de la Universidad del Sur de Florida (USF) y las instituciones colaboradoras de todo el mundo podría allanar el camino para mejores productos, como baterías mejoradas, pintura de automóviles y pantallas de teléfonos móviles.

Al acercar muchos materiales modernos, como las de algunas de las baterías más nuevas que están fabricadas con polímeros vítreos, que incluyen muchos plásticos, no parecen uniformes. En lugar de, parecen una camisa teñida con corbata, con remolinos de diferentes materiales. Según los investigadores, esta "estructura a nanoescala" puede producir propiedades tan extraordinarias porque la superficie de los polímeros vítreos no es dura, sino que tiene una consistencia gomosa.

Un nuevo estudio publicado en Naturaleza está cambiando la forma en que entendemos el comportamiento del vidrio, que es un estado de la materia que combina aspectos de sólido y líquido. Investigadores de la USF, junto con colaboradores de la Universidad de Princeton y la Universidad de Ciencia y Tecnología de Zhejiang, descubrió que se produce un efecto natural en la superficie de los polímeros vítreos, creando una capa gomosa compatible con solo unas pocas docenas de átomos de espesor que tiene propiedades completamente diferentes del resto del material. Este comportamiento tiene implicaciones tecnológicas generalizadas, revelando cómo los polímeros vidriosos se pueden adherir entre sí y potencialmente brindando información sobre la resistencia al rayado a nivel molecular.

"Esto nos da la capacidad de comprender y controlar cómo se comportan los polímeros vítreos (plásticos) en su superficie, "dijo el autor correspondiente David Simmons, profesor asociado de química, Ingeniería biológica y de materiales en USF. "Ya sea una partícula de polvo pegada a la pintura, dos fibras pegadas en una impresora 3D, o abrasión en la superficie de un par de lentes de plástico en sus anteojos, esta capa microscópica en la superficie de los plásticos es inmensamente importante para el rendimiento de estos materiales, y ahora entendemos realmente su naturaleza por primera vez ".

Simmons y sus colaboradores hicieron este descubrimiento al formar "crestas humectantes, "pequeñas crestas en la superficie de un plástico, liberando una gota de líquido iónico sobre superficies de poliestireno a varias temperaturas. El poliestireno es un plástico sólido, un tipo de vaso, que es naturalmente transparente y se usa a menudo para envasar alimentos, productos de consumo y materiales de construcción. A través de estas mediciones y haciendo zoom a la escala molecular con modelos de simulación de supercomputadora, revelaron la presencia de este suave, capa gomosa y cómo se puede controlar. Este avance podría apuntar a encontrar el "punto óptimo" para propiedades importantes como la adhesión y la resistencia al rayado, incluso en superficies rígidas.

La teoría es similar a la comprensión moderna de lo que hace posible el patinaje sobre hielo. La capa molecular superior de la pista actúa como agua, incluso cuando la pista está congelada, permitiendo que los patines se deslicen sobre la superficie. De lo contrario, no sería posible.