Plástico con mil caras:una sola pieza de lámina Nafion permite producir una amplia paleta de complejas estructuras 3D. En el diario Angewandte Chemie , los investigadores describen cómo usan una "programación" química simple para inducir a la lámina a doblarse usando los principios del origami y kirigami. Estos pliegues se pueden "borrar" repetidamente y la lámina se puede "reprogramar".

Todos hemos visto las grullas y las flores de loto producidas a partir de una hoja de papel por manos expertas. El origami es el arte tradicional japonés de doblar que transforma el papel en complejas estructuras tridimensionales sin el uso de adhesivo. Kirigami es una técnica relacionada en la que el papel se corta estratégicamente antes de doblar. Ambas técnicas han encontrado aplicación en la tecnología moderna.

Adebola Oyefusi y Jian Chen de la Universidad de Wisconsin - Milwaukee (EE. UU.) Han presentado ahora una nueva variación de esta técnica. Ellos "programaron" químicamente la lámina de Nafion para que el calor haga que se pliegue en formas tridimensionales complejas. La lámina también se puede "desprogramar". Nafion es un polímero que puede "recordar" su forma, de modo que un trozo de papel de aluminio estirado vuelva a su forma inicial al calentarse.

El secreto de este truco es el siguiente:Nafion se puede protonar en un ambiente ácido y desprotonar en uno básico. Cuando está protonado, Nafion estirado se contrae a temperaturas superiores a 100 ° C, una vez desprotonado, debe calentarse a más de 260 ° C. Mientras la temperatura permanezca dentro de este rango, solo las regiones del Nafion que están protonadas se encogerán. El Nafion desprotonado está "bloqueado" y no se encoge. Los investigadores hacen uso de esto programando la información requerida para el plegado en forma de un patrón de regiones "desbloqueadas" en una pieza estirada de lámina de Nafion que ha sido "bloqueada" con hidróxido de potasio. El patrón se "pinta" en la hoja con ácido clorhídrico. Cuando se calienta por encima de 100 ° C, la hoja se encoge en la región de las líneas y se pliega a lo largo de estos "pliegues".

Los científicos hicieron algunas estructuras simples y otras complejas, como un pájaro y un patrón de rasgado en zigzag común en la práctica técnica; paneles solares para satélites, por ejemplo, se transportan plegados y se pueden extender con un solo movimiento. La simple química ácido-base y el calentamiento "borraron" las estructuras y las láminas de nafión pudieron codificarse y doblarse de una manera nueva.

Las estructuras 3D fabricadas con Nafion se pueden utilizar como molde maestro. Esto se puede utilizar para moldear un molde secundario de plásticos como polidimetilsiloxano, que luego se puede utilizar para fabricar componentes moldeados a partir de una amplia variedad de materiales, incluyendo polímeros, cerámica, o metal. Los moldes maestros reprogramables ahorran tiempo, dinero, y residuos porque pueden reutilizarse directamente sin un costoso proceso de reciclaje.