Los investigadores de la Universidad de Hokkaido han desarrollado un hidrogel que hace lo contrario de lo que los materiales a base de polímeros, como botellas de plastico, normalmente lo hacen:su material se endurece cuando se calienta y se ablanda cuando se enfría. Sus hallazgos, publicado en la revista Materiales avanzados , podría dar lugar a la fabricación de prendas de protección para accidentes de tráfico y deportivos.

Takayuki Nonoyama y Jian Ping Gong de la Universidad de Hokkaido y sus colegas se inspiraron en cómo las proteínas permanecen estables dentro de los organismos que sobreviven en ambientes de calor extremo. como fuentes termales y respiraderos termales de aguas profundas. Normalmente, el calor "desnaturaliza" las proteínas, alterando su estructura y rompiendo sus ataduras. Pero las proteínas dentro de los termófilos permanecen estables con el calor gracias a las interacciones electrostáticas mejoradas, como los enlaces iónicos.

El equipo desarrolló un Gel poliacrílico no tóxico basado en este concepto. Se sumergió un gel compuesto de polielectrolito poli (ácido acrílico) (PAAc) en una solución acuosa de acetato de calcio. El PAAc por sí solo actúa como cualquier otro material a base de polímeros y se ablanda cuando se calienta. Pero cuando se agrega acetato de calcio, Los residuos laterales de PAAc interactúan con las moléculas de acetato de calcio, de forma similar a lo que ocurre dentro de las proteínas termófilas, haciendo que PAAc actúe de manera muy diferente.

El equipo descubrió que su gel originalmente uniforme se separa en una "fase" densa de polímero y una de polímero escaso a medida que aumenta la temperatura. Cuando alcanza una temperatura crítica, en este caso alrededor de 60 ° C, la fase densa sufre una deshidratación significativa que refuerza los enlaces iónicos y las interacciones hidrofóbicas entre moléculas de polímero. Esto hace que el material se transforme rápidamente de un suave, hidrogel transparente a un rígido, plástico opaco.

El material calentado fue 1, 800 veces más rígido, 80 veces más fuerte y 20 veces más resistente que el hidrogel original. El cambio de blando a rígido fue completamente reversible al calentar y enfriar alternativamente el material. Es más, los científicos pudieron ajustar la temperatura de cambio ajustando la concentración de los ingredientes.

Luego demostraron una posible aplicación del material combinándolo con una tela de vidrio tejida. Esta nueva tela era suave a temperatura ambiente, pero cuando fue empujado contra una superficie de asfalto durante cinco segundos a una velocidad de 80 km / hora, el calor generado por la fricción endureció el material y solo se formaron pequeñas abrasiones en la superficie de contacto.

Takayuki Nonoyama dice:"La ropa hecha con tejidos similares podría usarse para proteger a las personas durante accidentes de tráfico o relacionados con los deportes, por ejemplo. Nuestro material también podría usarse como revestimiento de ventana absorbente de calor para mantener más frescos los ambientes interiores ".

"Este gel de polímero se puede fabricar fácilmente a partir de Materias primas económicas y no tóxicas que se encuentran comúnmente en la vida diaria. Específicamente, los ácidos poliacrílicos se utilizan en pañales desechables y los acetatos de calcio se utilizan en aditivos alimentarios, ", Agregó Jian Ping Gong." Nuestro estudio contribuye a la investigación básica sobre nuevos polímeros sensibles a la temperatura, ya la investigación aplicada sobre materiales inteligentes sensibles a la temperatura ".