Fuertes y resistentes pero tan ligeros como una pluma:los materiales con esta combinación excepcional de propiedades se necesitan con urgencia en muchos sectores industriales y en la medicina. además de ser de gran interés para la investigación científica. Un equipo de investigación de la Universidad de Bayreuth ha desarrollado fibras poliméricas con precisamente estas propiedades. Junto con socios en Alemania, China y Suiza, se caracterizaron las fibras de polímero. Los científicos han publicado sus resultados en la revista Ciencias .

"Las fibras que descubrimos se pueden producir fácilmente mediante procesos de alta tecnología que ya están establecidos en la industria, y sobre la base de polímeros que están fácilmente disponibles en todo el mundo. Una fibra individual es tan delgada como un cabello humano, pesa menos que una mosca de la fruta, y, sin embargo, es muy fuerte:puede levantar un peso de 30 gramos sin romperse. Esto corresponde a unos 150, 000 veces el peso de una mosca de la fruta. Los experimentos sobre la alta resistencia a la tracción de estas fibras han revelado además su extrema tenacidad. Esto significa que cada fibra individual puede absorber mucha energía, "explica el Prof. Dr. Andreas Greiner, quien es el jefe del grupo de investigación Macromolecular Chemistry II en la Universidad de Bayreuth, y quién guió el trabajo de investigación. También participaron investigadores del Forschungszentrum Jülich, la Universidad Martin Luther Halle-Wittenberg, el Instituto Fraunhofer de Microestructura de Materiales y Sistemas (IMWS), la Universidad Rheinisch-Westfälische Technische Hochschule Aachen, la Universidad Normal de Jiangxi, Nanchang, y la ETH Zürich.

Debido a sus propiedades únicas, las fibras de polímero son ideales para componentes técnicos que están expuestos a cargas elevadas. Permiten aplicaciones innovadoras en una amplia variedad de campos, por ejemplo en la industria textil o la tecnología médica, en ingeniería automotriz, o en la industria aeroespacial. Además, las fibras de polímero se pueden reciclar fácilmente. "Estamos seguros de que los resultados de nuestra investigación han abierto la puerta a una nueva, clase de materiales con visión de futuro. Se pueden esperar aplicaciones prácticas por parte de la industria en un futuro próximo. En la ciencia de los polímeros, Nuestras fibras podrán proporcionar valiosos servicios en la investigación y el desarrollo de materiales funcionales de alto rendimiento. "dice Greiner.

La base química de estas fibras prometedoras es el poliacrilonitrilo. Una sola fibra con un diámetro de aproximadamente 40, 000 nanómetros consta de hasta 4, 000 fibrillas ultrafinas. Estas fibrillas están unidas por pequeñas cantidades de un aditivo. Las imágenes de rayos X tridimensionales muestran que las fibrillas dentro de la fibra casi siempre están dispuestas en la misma dirección longitudinal. "Preparamos estas fibras multifibrilares de poliacrilonitrilo en un laboratorio para electrohilado en la Universidad de Bayreuth y las probamos exhaustivamente por sus propiedades y comportamiento. Su resistencia única en combinación con un alto grado de tenacidad nunca dejó de fascinarnos, "informa el científico de polímeros de Bayreuth Prof. Dr. Seema Agarwal.

El autor principal del estudio publicado en Ciencias es Xiaojian Liao, investigador doctoral en química en Bayreuth. "Estoy muy contento de haber podido contribuir a este éxito de investigación en ciencia de materiales como parte de mi tesis doctoral. El contacto interdisciplinario intensivo entre química, física, y las ciencias de los materiales en el campus de Bayreuth ha proporcionado un impulso crítico en los últimos años, "dice Liao.