Ya sea por uso regular, uso excesivo o abuso, todos los dispositivos están destinados a desarrollar grietas en algún momento. Esa es simplemente la naturaleza de las cosas.

Las grietas pueden ser especialmente peligrosas, aunque, cuando se trabaja con dispositivos biomédicos que pueden significar la vida o la muerte de un paciente.

Un nuevo estudio de un equipo de investigación de la Universidad de Binghamton utiliza la topografía de la piel humana como modelo, no para prevenir grietas, sino para dirigirlas de la mejor manera posible para evitar componentes críticos y facilitar las reparaciones.

El estudio, publicado el 17 de septiembre en la revista Informes científicos , está dirigido por el profesor asociado de ingeniería biomédica de la Universidad de Binghamton Guy German y Ph.D. estudiante Christopher Maiorana. Para el estudio, Maiorana diseñó una serie de membranas de una y dos capas a partir de polidimetilsiloxano (PDMS) a base de silicona, un material inerte y no tóxico utilizado en la investigación biomédica. Incrustados en las capas hay pequeños canales destinados a guiar cualquier grieta que se forme, que, cuando forma parte de un dispositivo biomédico, daría más control sobre cómo se forman las grietas. El daño potencial podría rodear áreas críticas de electrónica flexible, por ejemplo, aumentando su vida útil funcional.

"En este campo relativamente nuevo de materiales hiperelásticos, materiales que realmente se pueden estirar, ha habido mucho trabajo, pero no en el área de control de fracturas, "Dijo German." El control de fracturas sólo se ha explorado en materiales más frágiles ".

Lo que es particularmente importante Maiorana y German dijeron:tiene PDMS como base para la membrana flexible, ya que es conocido por su amplia variedad de usos. El estudio también integra otros materiales comunes.

"Lo hacemos sin utilizar ningún material exótico, ", Dijo Maiorana." No estamos inventando un nuevo metal o cerámica. Estamos usando goma o modificando vidrio normal para hacer estas cosas. Hemos tomado esta idea realmente básica y la hemos hecho funcional ".

La investigación en curso de German sobre la piel humana le hizo darse cuenta de que la capa más externa, conocida como estrato córneo, exhibe una red de microcanales topográficos en forma de V que parecen ser capaces de guiar las fracturas a la piel.

Este estudio se inició con la idea de recrear este efecto en materiales no biológicos. Los intentos anteriores de dirigir las microfisuras han utilizado medios más sólidos, como películas de cobre alrededor de las partes más sensibles de componentes electrónicos flexibles.

"Aunque esta membrana se ve y se siente exactamente como una normal, aburrida membrana, " él dijo, "Lo estiras y puedes hacer que las grietas se desvíen en ángulos de 45 grados lejos de donde normalmente se habría agrietado. Creo que es muy bueno".

Debido al largo período de fabricación de las membranas, Maiorana a menudo pasaba una semana para producir uno y luego lo destrozaba en cuestión de segundos, solo para comenzar de nuevo con el siguiente. Atribuyó la creciente precisión de la fabricación aditiva y su capacidad para imprimir características cada vez más pequeñas para hacer posible la producción de membranas.

"Chris estaba diseñando sus propios sistemas de fabricación para hacer estos sustratos, "German dijo, "porque tuvo que imprimir un molde en 3D y luego usar este inteligente sistema para controlar la profundidad de estos cañones en el sustrato. Es realmente un desafío técnico".

Maiorana agregó:"Hay un cierto nivel de arte. Crees que hay un proceso científico completo, y ahí está, pero parte de esto es que ya ha realizado este proceso antes y sabe cómo se supone que debe verse ".

Este estudio, German dijo, promueve la búsqueda de los ingenieros biomédicos para aprender de lo que la naturaleza ya ha perfeccionado.

"No importa lo buen ingeniero que seas, la evolución lo pensó primero, ", dijo." La evolución siempre gana ".