Cuando se estira o deforma, los polímeros con memoria de forma vuelven a sus formas originales después de aplicar calor o luz. Estos materiales son muy prometedores para la robótica blanda, dispositivos biomédicos inteligentes y estructuras espaciales desplegables, pero hasta ahora no han podido almacenar suficiente energía. Ahora, investigadores que informan en Ciencia Central ACS han desarrollado un polímero con memoria de forma que almacena casi seis veces más energía que las versiones anteriores.

Los polímeros con memoria de forma se alternan entre un original, estado no deformado y secundario, estado deformado. El estado deformado se crea estirando el polímero y se mantiene en su lugar mediante cambios moleculares, como redes de enlace dinámico o cristalización inducida por deformación, que se invierten con calor o luz. Luego, el polímero vuelve a su estado original mediante la liberación de energía entrópica almacenada. Pero ha sido un desafío para los científicos hacer que estos polímeros realicen tareas que consumen mucha energía. Zhenan Bao y sus colegas querían desarrollar un nuevo tipo de polímero con memoria de forma que se estire en un establo, estado muy alargado, lo que le permite liberar grandes cantidades de energía al volver a su estado original.

Los investigadores incorporaron 4, Unidades de 4'-metilen bisfenilurea en una cadena principal de polímero de poli (propilenglicol). En el estado original del polímero, las cadenas de polímero estaban enredadas y desordenadas. El estiramiento hizo que las cadenas se alinearan y formaran enlaces de hidrógeno entre los grupos de urea, creando estructuras supermoleculares que estabilizaron el estado altamente alargado. El calentamiento hizo que los enlaces se rompieran y el polímero se contrajera a su valor inicial, estado desordenado.

En pruebas, el polímero podría estirarse hasta cinco veces su longitud original y almacenar hasta 17,9 J / g de energía, casi seis veces más energía que los polímeros con memoria de forma anteriores. El equipo demostró que el material estirado podría usar esta energía para levantar objetos 5, 000 veces su propio peso al calentarlo. También hicieron un músculo artificial uniendo el polímero preestirado a la parte superior e inferior del brazo de un maniquí de madera. Cuando se calienta, el material contratado, haciendo que el maniquí doble su brazo a la altura del codo. Además de su densidad de energía récord, El polímero con memoria de forma también es económico (las materias primas cuestan alrededor de $ 11 por libra) y es fácil de fabricar. dicen los investigadores.