Aplicando técnicas de tejido antiguas y simples a propiedades recientemente reconocidas de cristales orgánicos, investigadores del Laboratorio de Materiales Inteligentes (SML) y el Centro de Materiales de Ingeniería Inteligente (CSEM) de la Universidad de Nueva York en Abu Dhabi (NYUAD) han desarrollado, por primera vez, un método único. forma de "textil" tejido. Estos nuevos parches de tela expanden cristales unidimensionales en estructuras planas bidimensionales integradas y flexibles que son increíblemente fuertes (unas 20 veces más fuertes que los cristales originales) y resistentes a bajas temperaturas.
Estas características les brindan una serie de interesantes aplicaciones potenciales, incluso en electrónica flexible que va desde dispositivos de detección hasta matrices ópticas, así como en condiciones extremas, como las bajas temperaturas que se encuentran en la exploración espacial.
En el artículo titulado "Cristales orgánicos tejidos" publicado en la revista Nature Communications , Panče Naumov, profesor de química de la NYUAD y director del CSEM, y sus colegas de la Universidad de Jilin demuestran que el cristal orgánico se puede tejer simplemente en parches flexibles y robustos con texturas lisas, de sarga y satinadas.
Debido a que los cristales orgánicos son materiales inherentemente flexibles, los investigadores descubrieron que los parches no sólo son livianos sino también resistentes al impacto mecánico. Son más de 15 veces más resistentes a fallas que los cristales individuales, lo que refleja la acción colectiva mejorada en respuesta a la flexión u otros impactos en estos elementos estructurales entrelazados.
Los investigadores también informan que la estabilidad térmica del nuevo "tejido cristalino" es otra ventaja impresionante de los cristales flexibles. Si bien la estabilidad térmica depende de los cristales reales utilizados en el tejido, los parches cristalinos de algunos de estos cristales permanecen flexibles en un rango de temperatura de aproximadamente 350 o . C, entre –196 o C y 150 o C, que es superior a muchos polímeros o elastómeros que normalmente se vuelven quebradizos por debajo de su temperatura de transición vítrea.
El nuevo tejido sigue siendo ópticamente transmisivo, lo que brinda la oportunidad de construir redes de guías de ondas ópticas que pueden realizar operaciones lógicas mediante la excitación láser selectiva de los cristales componentes. Los investigadores informan sobre matrices ópticas de cristales tejidos que pueden realizar funciones lógicas simples para demostrar esa característica.
Cuando los cristales orgánicos tienen la relación de aspecto adecuada, pueden ser extremadamente flexibles mecánicamente y doblarse, curvarse o torcerse. Esta flexibilidad contraria a la intuición de los cristales orgánicos probablemente tenga su origen en sus débiles interacciones intermoleculares que pueden soportar grandes tensiones sin fracturarse.
"Durante miles de años, el tejido se ha utilizado para producir una variedad de textiles que son flexibles, pero más fuertes que los materiales que los componen, resistentes a la abrasión y el desgaste, y notablemente duraderos", afirmó el Dr. Naumov.
"Hasta hace poco, se consideraba que los cristales orgánicos eran rígidos y quebradizos; sin embargo, la comprensión de que pueden tener propiedades elásticas extraordinarias ha cambiado ese paradigma, no sólo agregando una nueva faceta a su conjunto único de propiedades sino también revelando una nueva dirección inexplorada en Ciencia de los materiales. Nuestro nuevo concepto de utilizar cristales como base para una tela tejida abre una interesante gama de oportunidades para combinar estos cristales tejidos con otros materiales para un número incalculable de aplicaciones tecnológicas."
Más información: Linfeng Lan et al, Cristales orgánicos tejidos, Nature Communications (2023). DOI:10.1038/s41467-023-43084-7
Información de la revista: Comunicaciones sobre la naturaleza
Proporcionado por la Universidad de Nueva York
