Spiderman lo tiene resuelto.

Entonces, no es una coincidencia que cuando Sheng Shen habla de su trabajo con nanofibras de polímero lo compare con una araña que teje su telaraña.

"Así como una araña sintetiza la seda a partir de un polímero de proteína para formar una fibra con una fuerza similar a la del acero de alta resistencia, los polímeros se pueden hilar y estirar para formar materiales de alta resistencia con una conductividad térmica excepcionalmente alta, "dijo Shen, profesor asociado de ingeniería mecánica en la Universidad Carnegie Mellon.

Shen y su equipo han desarrollado una nanofibra polimérica que es fuerte, ligero, térmicamente conductivo, eléctricamente aislante, y biocompatible. Lograron todo esto en una sola hebra de fibra de polímero que mide menos de 100 nanómetros.

Según Shen, el impacto potencial de este desarrollo es tremendo. Las características de su nanofibra polimérica le dan aplicación en sistemas aeroespaciales y automotrices, ingeniería civil y estructural, dispositivos médicos, y robótica.

En su forma más simple, los polímeros son muchas moléculas idénticas unidas una y otra vez. Las moléculas podrían unirse en cadenas "simples" o estructuras más complicadas. De cualquier manera, el polímero resultante tiene las mismas características que las moléculas utilizadas para crearlo. Esto significa que un polímero puede ser pegajoso, sólido, flexible, o cualquier número de otras características físicas contenidas en sus moléculas.

Tradicionalmente, dijo Shen, Los polímeros son "la plataforma general de materiales (utilizada) para desarrollar materiales multifuncionales, "incluidos los plásticos, medias de nylon, y cauchos. Los polímeros se procesan fácilmente a precios relativamente bajos, pero tienen sus inconvenientes.

Los polímeros a granel prototípicos son a menudo amorfos, lo que significa que sus cadenas de moléculas están enrolladas al azar y carecen de una forma definida. Esta falta de definición puede conducir a una fuerza reducida, conductividad térmica reducida, y aumento de defectos como vacíos y enredos de moléculas.

El desafío consistía en desarrollar un polímero que fuera a la vez ultrarresistente y térmicamente conductor.

Para Shen, el lugar para hacer esto era en el nivel nano. En este nivel, una mil millonésima parte de un metro, Shen puede diseñar moléculas individuales para que se unan exactamente de la forma en que él quiere que se unan.

"A nanoescala, las cadenas de polímero se vuelven altamente orientadas y los defectos que pueden eliminar la menor resistencia y conductividad térmica, "Dijo Shen.

La nanofibra polimérica resultante tiene un módulo de Young (la medida de la rigidez de un material sólido) y una resistencia que, según Shen, es 300 veces mayor que los polímeros a granel.

En cuanto a la conductividad térmica, Shen informa que su nanofibra polimérica mide una tasa de conductividad de 100 W / mK. De media, la tasa de conductividad del acero es de 54 W / mK y la tasa de hierro es de 73 W / mK.

"Estas nanofibras proporcionan una ruta de bajo costo para lograr una eliminación de calor altamente efectiva en sistemas electrónicos, ", dijo Shen." También pueden ser esparcidores de calor biocompatibles para mejorar la atención al paciente ".

Hasta la fecha, Shen y su equipo han probado nanofibras individuales. Sobre la base de los resultados de esas pruebas, han centrado su atención en la creación de un enfoque de fabricación innovador que permitirá la producción en masa de nanofibras poliméricas.

Shen confía en que él y su equipo han inventado un producto que tendrá impactos prácticos y a gran escala más temprano que tarde.

"Realmente creemos que esta es una tecnología que cambia las reglas del juego al transformar polímeros de materiales blandos y térmicamente aislantes en materiales ultrarresistentes y térmicamente conductores, "Dijo Shen.

Doctor. el candidato Ramesh Shrestha y Maarten de Boer, un profesor de ingeniería mecánica, hizo contribuciones significativas a esta investigación. Los resultados se publicaron en Comunicaciones de la naturaleza .