Investigadores del Laboratorio de Electrónica Orgánica, Universidad de Linköping, Han descubierto un material que puede aumentar y reducir su volumen cuando se expone a un pulso eléctrico débil. En una esponja o filtrar, los investigadores pueden controlar el tamaño de las partículas que atraviesan.

Materiales como sólidos y geles, que cambian de volumen en función de la temperatura o el pH están disponibles desde hace mucho tiempo. Dichos materiales se utilizan en unidades de control (un ejemplo de las cuales son las ventanas de los invernaderos que se abren y cierran automáticamente en función de la temperatura). También se utilizan en robots y en otros sistemas electromecánicos y en aplicaciones en biomedicina. Una propiedad que tienen los investigadores, sin embargo, desde hace mucho tiempo se busca el cambio de un material de una forma sólida a un estado de gel con la ayuda de una señal eléctrica. Es particularmente deseable que tal control electrónico de la transición de fase sea reversible. El objetivo es poder controlar el volumen por medios eléctricos. Esto es posible en materiales actuales, pero los investigadores solo han podido lograr como máximo duplicar el volumen.

Científicos del Laboratorio de Electrónica Orgánica, Campus Norrköping, ahora he descubierto un nuevo material, un polímero conductor, que puede aumentar su volumen en un factor de más de 100. El material fue sintetizado en colaboración con investigadores del Imperial College de Londres. El cambio tiene lugar cuando el material se coloca en un electrolito y se somete a un voltaje eléctrico débil de +0,8 V. Si es un voltaje negativo, -0,8 V, en su lugar se aplica, los contratos materiales, casi todo el camino de regreso a su volumen original.

Este es un cambio de volumen significativamente mayor que los reportados anteriormente, no solo en polímeros conductores sino también en otros materiales controlados por una señal eléctrica.

Los experimentos llevados a cabo por Johannes Gladisch y Eleni Stavrinidou han implicado que el polímero conductor se coloque como una película con un grosor de unos pocos micrómetros alrededor de una fibra de carbono eléctricamente conductora (que se muestra en el video vinculado aquí). Cuando se aplican pulsos eléctricos con magnitudes de +0,5 V o +0,8 V, el material cambia su estructura interna, luego absorbe agua y finalmente se convierte en un gel que se expande a 14 o 120 veces el volumen original. Cuando se aplican repetidamente pulsos de magnitud +/- 0,5 V, el material se expande aproximadamente en un 300%, o a tres veces, con respecto a su anterior estado contratado. El cambio de volumen es reversible.

Los científicos también describen una aplicación en el artículo, publicado en Ciencia avanzada . Esta es una esponja inteligente, o filtrar, en el que pueden controlar la expansión electrónicamente, y de esta manera cambiar el tamaño de los poros en un 85%.

"Podemos controlar el tamaño de los poros de un filtro de forma electrónica, y potencialmente controlar activamente el tamaño de las partículas que atraviesan. Esto significa que las propiedades de este filtro inteligente se pueden cambiar dinámicamente para permitir que pasen diferentes tipos o tamaños de partículas. Esta función se puede utilizar para tamizar, filtración, purificación, y en química de procesos. También puede tener aplicaciones en medicina y bioquímica ", dice Magnus Berggren, profesor de electrónica orgánica y director del Laboratorio de Electrónica Orgánica.