Imagínese una llanta que podría sanar después de un pinchazo o una goma elástica que nunca se rompió.

Investigadores de la Escuela de Ingeniería y Ciencias Aplicadas (SEAS) de Harvard John A. Paulson han desarrollado un nuevo tipo de caucho que es tan resistente como el caucho natural, pero que también se puede curar por sí mismo.

La investigación se publica en Materiales avanzados .

Los materiales autocurativos no son nuevos:los investigadores de SEAS han desarrollado hidrogeles autocurativos, que dependen del agua para incorporar enlaces reversibles que pueden promover la curación. Sin embargo, La ingeniería de propiedades de autocuración en materiales secos, como el caucho, ha demostrado ser más desafiante. Esto se debe a que el caucho está hecho de polímeros a menudo conectados por enlaces covalentes. Si bien estos vínculos son increíblemente fuertes, nunca se volverán a conectar una vez que se rompan.

Para hacer una goma autocurable, el equipo necesitaba hacer reversibles los enlaces que conectan los polímeros, para que los lazos pudieran romperse y reformarse.

"La investigación anterior utilizó enlaces de hidrógeno reversibles para conectar polímeros para formar una goma, pero los enlaces reversibles son intrínsecamente más débiles que los enlaces covalentes, "dijo Li-Heng Cai, becario postdoctoral en SEAS y autor correspondiente del artículo. "Esto planteó la pregunta, ¿Podemos hacer algo difícil pero todavía podemos curarnos por nosotros mismos? "

Cai, junto con Jinrong Wu, un profesor invitado de la Universidad de Sichuan, Porcelana, y el autor principal David A. Weitz, Profesor Mallinckrodt de Física y Física Aplicada, desarrolló un caucho híbrido con enlaces covalentes y reversibles.

El concepto de mezclar enlaces covalentes y reversibles para hacer un El caucho autocurativo fue propuesto en teoría por Cai, pero nunca se demostró experimentalmente porque a los enlaces covalentes y reversibles no les gusta mezclarse.

"Estos dos tipos de enlaces son intrínsecamente inmiscibles, como aceite y agua, "dijo Cai.

Entonces, los investigadores desarrollaron una cuerda molecular para unir estos dos tipos de enlaces. Esta cuerda llamados polímeros ramificados aleatoriamente, permite mezclar homogéneamente dos enlaces previamente no mezclables a escala molecular. Al hacerlo, fueron capaces de crear una transparencia, difícil, caucho autocurativo.

El caucho típico tiende a agrietarse en cierto punto de tensión cuando se aplica fuerza. Cuando estirado, el caucho híbrido desarrolla las llamadas fisuras en todo el material, una característica similar a las grietas pero conectada por hebras fibrosas. Estas locuras redistribuyen el estrés, por lo que no existe un punto de tensión localizado que pueda causar una falla catastrófica. Cuando se libera el estrés, el material vuelve a su forma original y las manías se curan.

La Oficina de Desarrollo Tecnológico de Harvard ha presentado una solicitud de patente para la tecnología y está buscando activamente oportunidades de comercialización.

La capacidad de autocuración es atractiva para una amplia variedad de productos de caucho.

"Imagínese que podríamos usar este material como uno de los componentes para hacer una llanta de goma, "dijo Wu." Si tiene un corte en el neumático, este neumático no tendría que ser reemplazado de inmediato. En lugar de, se curaría por sí mismo mientras conduce lo suficiente como para darle margen de maniobra y evitar daños dramáticos ".

"Aún queda mucho por hacer, ", dijo Weitz." Para la ciencia de los materiales, No se comprende del todo por qué este caucho híbrido presenta rajaduras cuando se estira. Para la ingeniería, las aplicaciones del caucho híbrido que aprovechan su excepcional combinación de transparencia óptica, tenacidad, y la capacidad de autocuración quedan por explorar. Es más, el concepto de utilizar un diseño molecular para mezclar enlaces covalentes y reversibles para crear un elastómero híbrido homogéneo es bastante general y debería permitir el desarrollo de polímeros autorreparables de uso práctico ".