Un equipo de investigación del Centro RIKEN para la Ciencia de Recursos Sostenibles (CSRS) ha logrado desarrollar un material autorreparable que también es capaz de emitir una gran cantidad de fluorescencia al absorber luz. La investigación, publicada en el Journal of the American Chemical Society , podría abrir el camino a la creación de nuevos materiales, como células solares orgánicas, que sean más duraderas que los tipos actuales.
En 2019, Zhaomin Hou y su equipo en RIKEN CSRS copolimerizaron con éxito etileno y anisilpropileno utilizando un catalizador de metales de tierras raras. El copolímero binario resultante mostró notables propiedades de autocuración contra daños. Los componentes blandos del copolímero, unidades alternas de etileno y anisilpropileno, junto con unidades cristalinas duras de cadenas de etileno-etileno, actuaron como puntos físicos de entrecruzamiento, formando una estructura separada en nanofases que resultó crucial para la autocuración.
Aprovechando este éxito, incorporaron una unidad luminiscente, estirilpireno, en un monómero y luego formaron polímeros que también incluían anisilpropileno y etileno. Este proceso condujo a la síntesis, en un solo paso, de un material autorreparable con características de fluorescencia.
"Los materiales fluorescentes son muy útiles, ya que pueden usarse para diodos orgánicos emisores de luz (OLED), transistores orgánicos de efecto de campo (OFET) y células solares. Sin embargo, uno de los principales problemas de estos materiales es su corta vida útil durante Se puede esperar que nuestro nuevo material proporcione una vida útil más larga a los productos y una mayor confiabilidad", afirma Masayoshi Nishiura, colaborador de Hou en este estudio.
Hubo una sorpresa adicional. El copolímero resultante no sólo demostró ser resistente, sino que también mostró capacidad de autocuración sin estímulos ni energía externos. Su resistencia a la tracción se recuperó por completo en 24 horas, lo que demuestra una alta velocidad de autocuración en comparación con los copolímeros binarios. El material fue capaz de autocurarse incluso en agua, soluciones ácidas y alcalinas, lo que le brinda usos potenciales en una variedad de entornos.
La estructura de red del copolímero, que involucra puntos físicos de reticulación formados por unidades de estirilpireno y nanodominios cristalinos de etileno-etileno y segmentos blandos compuestos por unidades alternas, facilitó la autorreparación.
El material también mostró una propiedad añadida. El equipo de investigación pudo transferir con éxito una imagen bidimensional a la película fluorescente autorreparable mediante fotolitografía. Aunque la imagen permaneció invisible bajo la luz natural, se volvió reconocible bajo la luz ultravioleta, lo que sugiere posibles aplicaciones de la película como dispositivo de almacenamiento de información. La película mantuvo sus excelentes propiedades elastoméricas y de autocuración incluso con las imágenes.
"El material que sintetizamos, a través de una reacción de un solo paso, nos dio la capacidad de controlar sus propiedades ópticas y mecánicas ajustando la composición del monómero. Creemos que podría contribuir significativamente al desarrollo de nuevos materiales funcionales con alta capacidad de autocuración capacidades en diversos entornos prácticos", dice Hou.
Más información: Lin Huang et al, Síntesis de elastómeros autocurativos resistentes y fluorescentes mediante terpolimerización catalizada por escandio de pireniletenilestireno, etileno y anisilpropileno, Revista de la Sociedad Química Estadounidense (2024). DOI:10.1021/jacs.3c12342
Información de la revista: Revista de la Sociedad Química Estadounidense
Proporcionado por RIKEN
